CN112424163A - 用于制备水性聚合物分散体的ch-酸性甲基丙烯酸酯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及CH‑酸性甲基丙烯酸酯以及可由CH‑酸性甲基丙烯酸酯获得的共聚物。另外，本发明涉及包含这些共聚物的涂料组合物。

Description

用于制备水性聚合物分散体的CH-酸性甲基丙烯酸酯
技术领域
本发明涉及CH-酸性甲基丙烯酸酯以及可由CH-酸性甲基丙烯酸酯获得的共聚物。另外，本发明涉及包含这些共聚物的涂料组合物。
背景技术
室温交联性树脂(其交联机理基于羰基反应)在本领域中是已知的，并且例如在EP0016518、DE 4237030、WO 2009/146995A1或EP 2246403中作为油漆配制剂或粘合剂应用描述。总体而言，这些树脂体系一般具有共聚物—在更现代的实施中，所述聚合物通常是由带有侧向羰基官能的共聚单体形成的水性无VOC乳液聚合物。二丙酮丙烯酰胺(DAAM)或甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(AEEMA)最常用于此目的。
然而，这些双羰基官能单体具有严重的缺点：相对高空间位阻的和因此难以接近的羰基官能团，同时酯基对水解具有显著的敏感性。实践中，这导致基于这样的共聚单体的涂料组合物具有低于平均水平的贮存稳定性。另外，在这样的共聚单体的水解中，形成二氧化碳，该二氧化碳因此导致容器中压力的显著上升，因此所述容器必须具有特别高的耐压性。
除此之外，还有如下事实：诸如AAEMA和DAAM的单体只能采用大量花费制备。AAEMA的制备需要双烯酮作为原料，它是有毒的，并且仅具有有限的贮存稳定性。为了制备DAAM，需要只能很困难地处理的有毒的丙烯腈和发烟硫酸。另外，这种单体是固体，这通常使得其大规模可操作性更加困难。
除此之外，还有如下事实：基于乙酰乙酰胺或其酯的共聚物与金属离子形成浅色配合物，甚至在后者仅以痕量存在时也是如此。出于这个原因，这样的共聚物不适用于很多种透明涂料应用。
发明内容
因此，本发明的目的是克服或至少最小化在基于AAEMA和DAAM的共聚物的性能分布方面的所述缺点以及在其制备中的困难。在这种情况下，必要的是要确保待要开发的CH酸性单体具有足够好的水溶性，并且因此甚至在不存在有机溶剂的情况下也可经历乳液聚合，并因此可提供几乎无溶剂的水性分散体。
另外，与此同时，本发明的目的还在于提供一种具有特别长时间的贮存性和保存期的涂料组合物。另外，意图是可从所述涂料组合物获得的涂层的硬度能够在宽范围内变化。意图尤其是能够获得特别硬的、抗刮擦的涂层。
另一个目的是提供共聚物，该共聚物的使用使得能够获得无挥发性有机溶剂的涂料组合物。
这些目的通过提供通式(I)的CH-酸性(甲基)丙烯酸系化物((meth)acrylate)来实现：
Figure BDA0002899669800000021
其中R1选自氢原子和甲基，和
R2是任选取代的组成为CnHmOxNy的亚烷基基团
其中
n＝2-5
m＝2-10
x＝0-4
y＝0–4。
通式(I)的CH-酸性(甲基)丙烯酸系化物具有CH-酸性官能团，其易于接近而用于交联，并且可通过下文描述的方法容易获得。它们可以用于进一步加工(一般而言，这是在水性乳液或悬浮液中的聚合)而无需进一步后处理。相应的共聚物具有令人惊奇地高的水解稳定性。因此，基于这些共聚物的产物是特别贮存稳定的。此外，即使在贮存过程中这样的共聚物可能发生少量水解，在该过程中也不会形成气态化合物而导致容器中压力的不希望的升高。
另外，通过使用本发明的式(I)的CH-酸性甲基丙烯酸酯可以实现以下优点：
可以加工本发明的CH-酸性甲基丙烯酸酯以形成具有非常低残留单体含量的共聚物、涂料组合物和涂层。
可由本发明的涂料组合物获得的涂层的硬度可在宽范围内变化，本发明的涂料组合物又基于所述共聚物或CH-酸性甲基丙烯酸酯。根据一个优选的改进方案，根据本发明，可尤其获得特别硬的、耐刮擦的涂层。可由本发明的涂料组合物获得的涂层显示出令人惊奇地高的耐溶剂性，这在采用甲基异丁基酮(MIBK)、氨溶液或乙醇的实验中尤其明显。因此，所获得的涂层具有优异的等级，尤其是在根据家具测试DIN 68861-1的实验中。
可使用本发明的式(I)的CH-酸性甲基丙烯酸酯获得的涂料组合物一般不需要任何挥发性有机溶剂。另外，本发明的涂料组合物显示出特别高的贮存稳定性、高的保存期和非常好的贮存性。特别地，几乎没有聚集体形成。
可由本发明的涂料组合物获得的涂层还显示出高的耐候性，尤其是高的耐UV性。另外，可由所述涂料组合物获得的膜在短时间后具有低的粘性。
可以成本有效的方式大规模制备本发明的式(I)的CH-酸性甲基丙烯酸酯、共聚物和涂料组合物。本发明的涂料组合物是环境友好的，并且可以被安全地加工和制备，而不用大量花费。此处，本发明的涂料组合物具有优异的剪切稳定性。
根据本发明，通式(I)中的基团R1可以是氢原子或甲基，其中R1优选是甲基。
根据本发明，基团R2是任选取代的组成为CnHmOxNy的亚烷基基团，
其中
n＝2-5
m＝2-10
x＝0-4
y＝0-4。
基团R2可以是支化或非支化的。另外，R2可具有一个或多个取代基，尤其是卤素原子或羟基基团。本发明的发明人令人惊奇地确定，在基团R2中的碳原子数对式(I)的CH-酸性甲基丙烯酸酯在水中的溶解性具有决定性影响。因此，在基团R2中具有2-5个碳原子的相应化合物具有突出的水溶性。因此，甚至在不存在有机溶剂的情况下，在乳液聚合中，这些化合物也可用于制备水性分散体。这使得可以制备几乎无溶剂的水性分散体，这出于毒理学的原因是有利的。
相反，在基团R2中具有多于6个碳原子的可比的CH-酸性甲基丙烯酸酯几乎不可溶于水。结果是，这样的化合物的乳液聚合一般需要添加水溶性有机溶剂，例如乙醇。因此不可能制备无溶剂的水性分散体。
优选地，基团R2是任选取代的组成为CnHm的亚烷基基团
其中
n＝2-4
m＝2-8。
特别优选的亚烷基基团R2可以例如是以下基团中的一种：1,2-亚乙基基团、1,3-亚丙基基团、1,2-亚丙基基团、1,4-亚丁基基团、1,3-(2-羟基)亚丙基基团、1,3-(2,2-二甲基)亚丙基基团，其中已证明特别有利的是所述亚烷基基团R2是1,2-亚乙基基团或1,4-亚丁基基团。
本发明的发明人令人惊奇地确定，本发明的通式(I)的(甲基)丙烯酸系化物可通过以下方法获得，在所述方法中，使氰基乙酸的酯(A)与二胺(B)反应以得到相应的氰基乙酰胺(IP)，和使所述氰基乙酰胺(IP)在随后的方法步骤中与(甲基)丙烯酸系衍生物(C)反应以得到本发明的通式(I)的(甲基)丙烯酸系化物。由此可以特别高的产物收率和高的纯度分离本发明的通式(I)的化合物。
Figure BDA0002899669800000051
在一个优选的实施方案中，制备本发明的通式(I)的化合物的方法具有以下方法步骤：
a)使氰基乙酸的酯(A)与过量存在的二胺(B)反应，其中形成氰基乙酰胺(IP)；
b)除去未反应的二胺(B)，
c)使得自方法步骤b)的氰基乙酰胺(IP)与以下物质中的任一种反应：
c1)(甲基)丙烯酸酯(C1)，或
c2)(甲基)丙烯酸酐(C2)，或
c3)(甲基)丙烯酰卤(C3)，和
d)任选地，使用萃取或结晶分离通式(I)的化合物。
作为氰基乙酸的酯(A)，优选使用氰基乙酸的甲酯和乙酯(Z＝CH3、C2H5)，因为这些酯以特别高的收率形成希望的氰基乙酰胺(IP)。
此外，已经证明在所述氰基乙酰胺(IP)的制备中有利的是采用过量的二胺(B)操作，以抑制不希望的副产物的形成。所述二胺(B)一般具有比所述氰基乙酰胺(IP)更低的沸点，并且因此可在方法步骤b)中通过蒸馏除去，而几乎没有复杂性。令人惊奇地，甚至在二胺(B)少量过量的情况下，例如在B与A的摩尔比例为至少1.001:1的情况下，也可以有效地抑制不希望的副产物的形成。在B与A的摩尔比例为至少10:1，特别优选为至少4:1的情况下，一般获得所述氰基乙酰胺(IP)，其甚至作为粗产物，在除去过量的二胺(B)后，以超过99％的纯度被分离出来。在这种情况下，二胺(B)的分离可通过萃取或结晶进行，但尤其通过蒸馏，优选在减压下进行。
用于制备通式(I)的化合物的合适的二胺(B)可以基本上不受限制地选自脂族的、直链或支化或环状的、取代和未取代的二胺。特别优选的二胺选自1,2-乙二胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷、1,2-二氨基丙烷、1,3-二氨基-2-羟基丙烷和2,2-二甲基-1,3-丙二胺。
在一个特别优选的实施方案中，使用(甲基)丙烯酸酐(C2)或(甲基)丙烯酰卤(C3)使所述氰基乙酰胺(IP)反应以形成通式(I)的化合物。在此，已证明使用甲基丙烯酸酐和丙烯酸酐是特别有利的。
在本专利申请中，术语“(甲基)丙烯酸系化物”在此意思指甲基丙烯酸系化物(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等)和丙烯酸系化物(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等)二者，以及二者的混合物。
通式(I)化合物的特别高的收率可尤其通过在方法步骤c)中C与IP的摩尔比例范围为0.2:1至5:1，优选范围为0.8:1至2:1，特别优选范围为0.9:1至1.5:1实现。
在方法步骤a)中的反应在计量加料期间通常是在0℃至120℃，优选在10℃至40℃的温度下进行的，和在后反应阶段和用于后处理的准备中通常是在最高至100℃的温度下进行的。
在方法步骤c1)中，已经证明有利的是在60℃至140℃范围内的温度下，优选在100℃至120℃下进行所述反应。另一方面，在方法步骤c2)中，优选在约0℃至40℃的反应温度下进行所述反应；任选地，在后反应中最高至100℃。为了避免形成不希望的副产物，将反应温度保持尽可能低。
在方法步骤c)中的反应可在催化剂的存在下发生。金属化合物和/或胺类多次催化(甲基)丙烯酸酐与羟基或胺基团的反应。金属化合物和胺类是本领域已知的，并且例如在以下文献中列出：Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry(第6版)，Wiley-VCH出版，Weinheim 2003或
Figure BDA0002899669800000071
Chemielexikon，第2版，在CD-ROM上。特别地，盐类，例如碱金属的卤化物、氢氧化物或氧化物，例如LiOH，KOH，或锆化合物，属于所述金属化合物。例如，氨、三乙胺、三丁胺等属于所述胺类。
在所述反应中优选使用阻聚剂。这些化合物，例如对苯二酚，对苯二酚醚，例如对苯二酚单甲醚或二叔丁基邻苯二酚，吩噻嗪，4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基，亚甲基蓝或空间位阻酚，例如2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚，是本领域广泛公知的。这些化合物可以单独使用或者以混合物的形式使用，并且通常是可商购获得的。另外的细节可在相关专业文献中找到，特别是
Figure BDA0002899669800000072
-Lexikon Chemie；编者：J.Falbe,M.Regitz；Stuttgart,NewYork；第10版(1996)；关键词“Antioxidantien”(抗氧化剂)和其中引用的参考文献。
特别优选使用酚类作为阻聚剂。通过使用包含对苯二酚单甲醚和/或2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚的混合物可以实现特别令人惊奇的优点。对苯二酚单甲醚与2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚的摩尔比例特别优选在2:1至1:2的范围内。基于总反应混合物的重量，阻聚剂(单独地或作为混合物)的比例一般可以是0.01至0.5重量％。
可以在所述反应之前或在反应开始时将这些阻聚剂添加到反应混合物中。另外，还可以在所述反应的过程中添加所添加阻聚剂中的一些。
在一个优选的实施方案中，所述反应可以在氧，尤其是大气氧的存在下进行。另外，所述反应还可以在贫氧气氛下，尤其是在氮气下发生。
在方法步骤a)和c)中的反应持续时间通常为15分钟至10小时，优选1小时至5小时。所述反应可以在升高的压力或降低的压力下进行。根据本发明的一种特别适宜的变型，所述反应可以在200毫巴至2000毫巴范围内，特别优选在500毫巴至1300毫巴范围内的压力下进行。
可进一步使用所述氰基乙酰胺(IP)，而不用水性后处理。优选将来自方法步骤b)的氰基乙酰胺(IP)热溶解在溶剂中(因为否则它会凝固成玻璃状物质)，并且它因此显著更好地反应。为此目的合适的溶剂是水、甲基叔丁基醚(MTBE)、四氢呋喃(THF)、乙腈、二氧六环和醇。基于所述反应的各自目的，所述选择对于本领域技术人员而言是显而易见的。
在方法步骤c2)中，优选使用溶剂，例如水、MTBE、THF、乙腈、二氧六环和醇或它们的混合物。在反应混合物中所含的(甲基)丙烯酸或其盐可能保留在所获得的粗产物中，而其不会对由此获得的共聚物产生不利影响。然而，取决于所述共聚物的预期用途，可以通过萃取方法或蒸馏从反应混合物中除去获得的(甲基)丙烯酸。
通式(I)的本发明化合物可被进一步使用，而无需后处理。如果需要，也可以将其在减压下干燥，通过添加极性溶剂进行重结晶，或通过添加不混溶的溶剂进行萃取。
根据本发明方法的一种配置，可以通过过滤方法纯化所获得的产物混合物。这些方法是现有技术中已知的(W.
Figure BDA0002899669800000081
Chr.Alt在Ullmann's Encyclopedia ofIndustrial Chemistry，(第6版)，Wiley-VCH出版，Weinheim 2003，第13卷，第731和746页中)，其中可以使用常规的过滤助剂，例如漂白土和硅酸铝(珍珠岩)。例如，尤其可以使用可连续操作的用于预涂层过滤的过滤器。
基于CH-酸性甲基丙烯酸酯的共聚物
本发明的另一方面涉及基于CH-酸性甲基丙烯酸酯的共聚物。相应的共聚物可通过单体混合物的聚合获得，所述单体混合物通常包含基于所述单体混合物的重量计至少0.5重量％，优选至少1重量％的通式(I)的CH-酸性(甲基)丙烯酸系化物。
除了至少一种根据式(I)的(甲基)丙烯酸系化物单体之外，所述单体混合物还包含至少一种另外的单体，该单体可与根据式(I)的(甲基)丙烯酸系化物单体共聚。这些可共聚的单体包括具有酸基团的单体，包含酯基团的单体，其不同于根据式(I)的(甲基)丙烯酸系化物单体，和苯乙烯单体。
含有酸基团的单体是可优选与上述根据式(I)的(甲基)丙烯酸系化物单体自由基共聚的化合物。这些包括例如具有磺酸基团的单体，例如乙烯基磺酸；具有膦酸基团的单体，例如乙烯基膦酸，和不饱和羧酸，例如甲基丙烯酸、丙烯酸、富马酸和马来酸。甲基丙烯酸和丙烯酸是特别优选的。含有酸基团的单体可以单独使用或作为两种、三种或更多种含有酸基团的单体的混合物使用。
优选的包含酯基团的单体尤其包括(甲基)丙烯酸酯，其不同于根据式(I)的单体，富马酸酯，马来酸酯和/或乙酸乙烯酯。表述“(甲基)丙烯酸酯”包括甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯，以及还有它们的混合物。这些单体是公知的。
它们尤其包括在烷基中具有1至6个碳原子并且衍生自饱和醇的(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯，(甲基)丙烯酸正丁酯，(甲基)丙烯酸叔丁酯和(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯；(甲基)丙烯酸环烷基酯，例如(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯；和衍生自不饱和醇的(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸2-丙炔酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯和(甲基)丙烯酸乙烯酯。
为了制备本发明的共聚物，特别优选使用包含甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的混合物。因此，尤其可以使用甲基丙烯酸甲酯和具有2至6个碳原子的丙烯酸酯的混合物，所述具有2至6个碳原子的丙烯酸酯例如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸己酯。
此外，所述共聚单体包括，例如，在烷基中具有至少7个碳原子并且衍生自饱和醇的(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸2-叔丁基庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸3-异丙基庚酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸5-甲基十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸5-甲基十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸十五烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十七烷基酯、(甲基)丙烯酸5-异丙基十七烷基酯、(甲基)丙烯酸4-叔丁基十八烷基酯、(甲基)丙烯酸5-乙基十八烷基酯、(甲基)丙烯酸3-异丙基十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十九烷基酯、(甲基)丙烯酸二十烷基酯、(甲基)丙烯酸鲸蜡基二十烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基二十烷基酯、(甲基)丙烯酸二十二烷基酯和/或(甲基)丙烯酸二十烷基三十四烷基酯；(甲基)丙烯酸环烷基酯，例如(甲基)丙烯酸3-乙烯基环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯，(甲基)丙烯酸环烷基酯，例如(甲基)丙烯酸2,4,5-三叔丁基-3-乙烯基环己酯、(甲基)丙烯酸2,3,4,5-四叔丁基环己酯；杂环(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸2-(1-咪唑基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(4-吗啉基)乙酯和1-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2-吡咯烷酮；(甲基)丙烯酸的腈和其它含氮的甲基丙烯酸酯，例如N-(甲基丙烯酰氧基乙基)二异丁基酮亚胺、N-(甲基丙烯酰氧基乙基)二(十六烷基)酮亚胺、甲基丙烯酰氨基乙腈、2-甲基丙烯酰氧基乙基甲基氨腈、甲基丙烯酸氰基甲酯；(甲基)丙烯酸芳基酯，例如(甲基)丙烯酸苄酯或(甲基)丙烯酸苯酯，其中所述芳基在每种情况下可以是未取代的或最多至四取代的；具有两个或更多个(甲基)丙烯酰基团的(甲基)丙烯酸酯，二醇二(甲基)丙烯酸酯，例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四和聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯；乙氧基化双酚A的二甲基丙烯酸酯；具有三个或更多个双键的(甲基)丙烯酸酯，例如甘油三(甲基)丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯和二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯；(甲基)丙烯酸酯，官能甲基丙烯酸酯，其在侧链中具有醚或胺基团。
此外，包含酯基团的单体包括乙烯基酯，例如乙酸乙烯酯；马来酸衍生物，例如马来酸酐，马来酸的酯，例如马来酸二甲酯，甲基马来酸酐；和富马酸衍生物，例如富马酸二甲酯。
另一组优选的共聚单体是苯乙烯单体，例如苯乙烯，在侧链中具有烷基取代基的取代苯乙烯，例如α-甲基苯乙烯和α-乙基苯乙烯，在环上具有烷基取代基的取代苯乙烯，例如乙烯基甲苯和对甲基苯乙烯，卤代苯乙烯，例如一氯苯乙烯、二氯苯乙烯、三溴苯乙烯和四溴苯乙烯。
除了上述单体之外，通过单体混合物的聚合获得的本发明聚合物可以含有另外的单体。这些包括例如杂环乙烯基化合物，如2-乙烯基吡啶、3-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶、3-乙基-4-乙烯基吡啶、2,3-二甲基-5-乙烯基吡啶、乙烯基嘧啶、乙烯基哌啶、9-乙烯基咔唑、3-乙烯基咔唑、4-乙烯基咔唑、1-乙烯基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、N-乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷、3-乙烯基吡咯烷、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基丁内酰胺、乙烯基氧杂环戊烷、乙烯基呋喃、乙烯基噻吩、乙烯基硫杂环戊烷、乙烯基噻唑和氢化乙烯基噻唑、乙烯基
Figure BDA0002899669800000111
唑和氢化乙烯基
Figure BDA0002899669800000112
唑；马来酰亚胺，甲基马来酰亚胺；乙烯基和异戊二烯基醚；和卤乙烯，例如氯乙烯、氟乙烯、偏二氯乙烯和偏二氟乙烯。
根据本发明优选使用的单体混合物包含：
0.1至90重量％，优选0.5至30重量％的根据式(I)的(甲基)丙烯酸系化物单体；
10至95重量％，优选40至90重量％的具有酯基团的单体；
0至20重量％，优选1至8重量％，尤其是1-3重量％的具有酸基团的单体，和
0至70重量％，优选0至50重量％，尤其是0-30重量％的苯乙烯单体，其中所述数字在每种情况下均是相对于单体的总重量计的。
具有高比例的根据式(I)的(甲基)丙烯酸系化物单体的根据本发明所用的单体混合物一般导致以下聚合物或涂料组合物，其使得能够获得特别耐候稳定的、耐溶剂的和硬质的涂层。
这些单体混合物优选包含
10至90重量％，优选15至40重量％的根据式(I)的(甲基)丙烯酸系化物单体；
10至90重量％，优选40至85重量％的具有酯基团的单体；
0至10重量％，优选1至8重量％的具有酸基团的单体，和
0至50重量％，优选0至30重量％的苯乙烯单体，其中所述数字在每种情况下均是相对于在所述单体混合物中的单体的总重量计的。
本发明的式(I)的CH-酸性(甲基)丙烯酸酯尤其用于共聚物的制备或改性。可以任何已知的方式实施所述聚合。这尤其包括自由基、阳离子或阴离子聚合，其中还可以使用这些聚合方法的变体，例如ATRP(＝原子转移自由基聚合)、NMP(氮氧化物介导的聚合)或RAFT(＝可逆加成断裂链转移)。
上述式(I)的单体或CH-酸性甲基丙烯酸酯可例如通过溶液聚合、本体聚合或乳液聚合而转化，其中通过自由基乳液聚合能够实现令人惊奇的优点。
本发明的另一方面涉及含有本发明共聚物的水性分散体。所述共聚物在所述分散体中的含量通常为基于所述水性分散体的重量计的0.1至90重量％，优选20至80重量％，特别优选30至60重量％。这样的水性分散体尤其可通过乳液聚合来制备。
乳液聚合的方法尤其描述在Ullmann's Encyclopedia of IndustrialChemistry，第五版中。通常，为此目的，制备水相，所述水相除了水，还可包含常规添加剂，尤其是乳化剂和保护性胶体，其用于稳定所述乳液。
随后将单体添加到该水相中并在所述水相中进行聚合。在均质聚合物粒子的制备中，在这种情况下，可以连续或在一段时间内分批添加CH-酸性甲基丙烯酸酯。
所述乳液聚合可例如作为细乳液(mini-emulsion)或微乳液(microemulsion)实施，其更详细地描述在以下文献中：Chemistry and Technology of EmulsionPolymerisation，A.M.van Herk(编者)，Blackwell出版，Oxford 2005和J.O'Donnell,E.W.Kaler,Macromolecular Rapid Communications 2007,28(14),1445-1454。细乳液的特征通常在于使用助稳定剂或溶胀剂，其中经常使用长链烷烃或烷醇。在细乳液中的液滴尺寸优选在0.05μm至20μm范围内。在微乳液中的液滴尺寸优选在低于1μm的范围内，其结果是可以获得小于50nm尺寸的粒子。在微乳液中，经常使用额外的表面活性剂，例如己醇或类似化合物。
含单体的相在水相中的分散可以使用已知手段进行。这些尤其包括机械方法以及使用超声。
在均质乳液聚合物的制备中，可优选使用包含0.5至30重量％的式(I)的CH-酸性甲基丙烯酸酯的单体混合物。
在核-壳聚合物的制备中，所述单体混合物的组成可以逐步的方式改变，其中在改变所述组成之前，优选进行聚合直至转化率为至少80重量％，特别优选至少95重量％，在每种情况下都基于所用单体混合物的总重量计。聚合反应在每个方法步骤中的进程可以已知的方式进行监测，例如通过重量分析法或借助于气相色谱法。
所述乳液聚合优选在0℃至120℃范围内，特别优选在30℃至100℃范围内的温度下进行。在这种情况下，在大于60℃至小于90℃的范围内，适宜地在大于70℃至小于85℃的范围内，优选在大于75℃至小于85℃的范围内的聚合温度已经证明是特别有利的。
聚合的引发是使用常用于乳液聚合的引发剂进行的。合适的有机引发剂例如是氢过氧化物，例如叔丁基过氧化氢或氢过氧化枯烯。合适的无机引发剂是过氧化氢和过二硫酸的碱金属盐和铵盐，尤其是过二硫酸铵、过二硫酸钠和过二硫酸钾。合适的氧化还原引发剂体系例如是叔胺与过氧化物或焦亚硫酸钠和过二硫酸的碱金属盐和铵盐(尤其是过二硫酸钠和过二硫酸钾)的组合。可以在专业文献中找到更多详细信息，尤其是H.Rauch-Puntigam,Th.
Figure BDA0002899669800000131
“Acryl-und Methacrylverbindungen”[丙烯酸系和甲基丙烯酸系化合物],Springer,Heidelberg，1967或Kirk-Othmer,Encyclopedia of ChemicalTechnology，第1卷，第386页及后续页，J.Wiley,New York,1978。在本发明的上下文中，特别优选使用有机和/或无机引发剂。
所述引发剂可以单独使用或者作为混合物使用。它们优选以基于在特定阶段中的单体的总重量计0.05至3.0重量％的量使用。为了在聚合过程中以及在不同的聚合温度下保持自由基的供给恒定，还可以优选地使用具有不同半衰期值的不同的聚合引发剂的混合物实施所述聚合。
所述混合物优选借助于乳化剂和/或保护性胶体来稳定。为了获得低分散粘度，优选通过乳化剂使所述乳液稳定。乳化剂的总量优选为基于所用单体的总重量计的0.1至15重量％，尤其是1至10重量％，和特别优选2至5重量％。根据本发明的另一方面，可以在所述聚合过程中添加所述乳化剂的一部分。
特别合适的乳化剂是阴离子或非离子乳化剂或它们的混合物，尤其是
—烷基硫酸盐(酯)，优选在烷基中具有8至18个碳原子的那些，在烷基中具有8至18个碳原子并具有1至50个环氧乙烷单元的烷基和烷基芳基醚硫酸盐(酯)；
—磺酸盐(酯)，优选在烷基中具有8至18个碳原子的烷基磺酸盐(酯)，在烷基中具有8至18个碳原子的烷基芳基磺酸盐(酯)，磺基琥珀酸与一元醇或在烷基中具有4至15个碳原子的烷基酚形成的酯；这些醇或烷基酚还可任选被1至40个环氧乙烷单元乙氧基化；
—磷酸偏酯及其碱金属盐和铵盐，优选在烷基或烷基芳基中具有8至20个碳原子并具有1至5个环氧乙烷单元的烷基和烷基芳基磷酸酯(盐)；
—烷基聚二醇醚，其优选在烷基中具有8至20个碳原子并具有8至40个环氧乙烷单元；
—烷基芳基聚二醇醚，其优选在烷基或烷基芳基中具有8至20个碳原子并具有8至40个环氧乙烷单元；
—环氧乙烷/环氧丙烷共聚物，优选嵌段共聚物，其有利地具有8至40个环氧乙烷和/或环氧丙烷单元。
特别优选的阴离子乳化剂尤其包括脂肪醇醚硫酸盐、二异辛基磺基琥珀酸盐、月桂基硫酸盐、C15石蜡磺酸盐，其中这些化合物一般可作为碱金属盐，尤其是作为钠盐使用。这些化合物可尤其以商品名
Figure BDA0002899669800000151
FES 32、
Figure BDA0002899669800000152
OT 75、
Figure BDA0002899669800000153
K1296和
Figure BDA0002899669800000154
K1商购自公司Cognis GmbH、Cytec Industries,Inc.和Bayer AG。
适宜地，非离子乳化剂尤其是具有30个环氧乙烷单元的叔辛基苯酚乙氧基化物和优选在烷基中具有8至20个碳原子并具有8至40个环氧乙烷单元的脂肪醇聚乙二醇醚。这些乳化剂可以商品名
Figure BDA0002899669800000155
X 305(Fluka)、
Figure BDA0002899669800000156
15-S-7(Sigma-Aldrich Co.)、
Figure BDA0002899669800000157
1618/25(Sasol Germany)和
Figure BDA0002899669800000158
O 13/400(Sasol Germany)商购获得。
优选可以使用阴离子乳化剂和非离子乳化剂的混合物。适宜地，阴离子乳化剂与非离子乳化剂的重量比例可以在20:1至1:20，优选2:1至1:10，和更优选1:1至1:5范围内。在这种情况下，含有硫酸盐(尤其是脂肪醇醚硫酸盐、月桂基硫酸盐或磺酸盐，尤其是二异辛基磺基琥珀酸盐或石蜡磺酸盐)作为阴离子乳化剂和烷基苯酚乙氧基化物或脂肪醇聚乙二醇醚(它们各自优选在烷基中具有8至20个碳原子并具有8至40个环氧乙烷单元)的混合物已经证明作为非离子乳化剂是特别成功的。
任选地，所述乳化剂也可以在具有保护性胶体的混合物中使用。合适的保护性胶体包括部分水解的聚乙酸乙烯酯，聚乙烯基吡咯烷酮，羧甲基、甲基、羟乙基和羟丙基纤维素，淀粉，蛋白质，聚(甲基)丙烯酸，聚(甲基)丙烯酰胺，聚乙烯基磺酸，三聚氰胺甲醛磺酸盐，萘甲醛磺酸盐，苯乙烯-马来酸和乙烯基醚-马来酸共聚物。如果使用保护性胶体，则它们优选以基于所述单体的总量计0.01 1.0重量％的量使用。可以初始加入或在所述聚合开始之前计量加入所述保护性胶体。可以初始加入或计量加入所述引发剂。此外，还可以初始加入所述引发剂的一部分，并计量加入其余部分。
优选地，通过将所述混合物加热至聚合温度并计量加入所述引发剂(优选在水溶液中)使聚合开始。乳化剂和单体的计量加入可分开进行或将它们作为混合物计量加入。在计量加入乳化剂和单体的混合物的情况下，程序是在连接到聚合反应器上游的混合器中预混合乳化剂和单体。优选地，在聚合已经开始之后，分开计量加入尚未在初始时加入的乳化剂和单体的其余部分。优选地，所述计量加入可以在聚合已经开始后15至35分钟开始。
具有高比例不溶性聚合物的优选乳液聚合物可以上述方式获得，其中用于获得高分子量的反应参数是已知的。因此，特别可以由此省去分子量调节剂的使用。
粒子半径的调节尤其可受到乳化剂比例的影响。该比例越高，尤其是在聚合开始时，获得的粒子就越小。
根据上述方法可获得的聚合物，尤其是优选可获得的乳液聚合物，是本发明的另一主题。
根据本发明的优选变型，在20℃下，乳液聚合物在四氢呋喃(THF)中可具有至少1000％，特别优选至少1400％，和最特别优选至少1600％的溶胀度。所述溶胀度的上限值本身并不是关键的，其中所述溶胀度优选为至多5000％，特别优选至多3000％，和最特别优选至多2500％。为了测定所述溶胀度，将在排除氧的情况下干燥的乳液聚合物的样品在200倍量的THF中在20℃下贮存4小时。结果是，该样品溶胀。将以这种方式溶胀的样品与剩余溶剂分离。随后将溶剂从所述样品中除去。例如，可以在室温(20℃)下蒸发所述溶剂的大部分。可以在干燥箱中(140℃)除去溶剂残留物，其中这通常是在1小时内实现的。所述溶胀度由样品吸收的溶剂重量和干燥样品的重量给出。另外，乳液聚合物的可溶分数由在溶胀实验之前的样品重量与干燥样品在溶胀实验之后的重量之差给出。
乳液聚合物的粒子半径可以在宽范围内。因此，可尤其使用粒子半径范围为1至100nm，优选5至59nm的乳液聚合物。根据本发明的另一方面，粒子的半径优选在60nm至500nm，特别优选70至150nm，和最特别优选75至100nm的范围内。粒子的半径可通过PCS(光子相关光谱法)测定，其中给出的数据涉及d50值(50％的粒子是更小的，而50％是更大的)。为此目的，例如，可以使用Beckman Coulter N5亚微米粒度分析仪。
具有高溶胀因子的乳液聚合物尤其表现出令人惊奇的优点。优选的乳液聚合物具有的溶胀因子至少为2，尤其是至少4，特别优选至少6，和最特别优选至少8。为了测定所述溶胀因子，首先用上述方法在水中测量所述乳液聚合物的粒子半径。随后，将所述乳液聚合物在溶剂/水混合物(THF/水＝90:10)中溶胀，并借助于用Coulter Nanosizer N5进行的测量来量化所述粒度(微凝胶)(r溶剂)。通常，为此目的，将相应量的四氢呋喃(THF)添加到所述分散体中，从而将所述分散体中THF/水的体积比例调节至90:10。在20℃下进行所述测量，其中在添加所述溶剂(THF)后使所述分散体溶胀5分钟。由获得的粒子半径(r溶剂和r水)计算的粒子体积的商被定义为溶胀因子(SF)：
Figure BDA0002899669800000171
具有高溶胀因子的乳液聚合物是具有低的预交联的那些。所述乳液聚合物的预交联是由在包含多于一个可聚合双键(例如另一个甲基丙烯酸酯基团)的单体存在下聚合产生的。这样的单体有时被称为交联剂，因为它们使两条聚合物链彼此连接成为可能。形式上，这对应于制品涂层中的常规交联，然而，在施用之前的交联时机是不希望的。因此，具有低交联剂比例的由CH-酸性甲基丙烯酸酯制备的乳液聚合物显示出高的溶胀因子。
本发明聚合物的玻璃化转变温度优选在-30℃至70℃的范围内，特别优选在-20至40℃的范围内，和最特别优选在0至25℃的范围内。玻璃化转变温度可受到用于制备所述聚合物的单体的类型和比例的影响。在此，聚合物的玻璃化转变温度Tg可借助于差示扫描量热法(DSC)以已知的方式测定。此外，玻璃化转变温度Tg也可借助于Fox方程预先进行近似计算。根据Fox T.G.，Bull.Am.Physics Soc.1,3，第123页(1956)：
Figure BDA0002899669800000181
其中xn为单体n的质量分数(重量％/100)，和Tgn为单体n的均聚物的玻璃化转变温度，其以开为单位。本领域技术人员可以在Polymer Handbook第2版,J.Wiley&Sons,NewYork(1975)中找到进一步有帮助的提示，该文献给出了最常见均聚物的Tg值。关于这一点，所述聚合物可具有一个或多个不同的玻璃化转变温度。因此，这些数字适用于可通过本发明的CH-酸性甲基丙烯酸酯的聚合获得的一个链段。
所述共聚物的体系结构对于许多应用和性能而言并不关键。因此，所述共聚物，尤其是所述乳液聚合物，可以是无规共聚物、梯度共聚物、嵌段共聚物和/或接枝共聚物。嵌段共聚物或梯度共聚物可例如通过在链增长的同时以不连续方式改变单体组成来获得。根据本发明的一个优选方面，所述乳液聚合物是无规共聚物，其中单体组成在聚合过程中基本上是恒定的。然而，由于单体可以具有不同的共聚参数，因此精确的组成可能在所述聚合物的聚合物链上波动。
所述聚合物可以是均质聚合物，其例如在水性分散体中形成具有一致组成的粒子。在这种情况下，所述聚合物(其优选是乳液聚合物)可由一个或多个链段组成，所述链段可通过本发明的式(I)的CH-酸性甲基丙烯酸酯的聚合获得。
根据另一个实施方案，所述乳液聚合物可以是核-壳聚合物，其可以具有一个、两个、三个或更多个壳。在这种情况下，可以通过本发明的式(I)的CH-酸性甲基丙烯酸酯的聚合获得的链段优选形成所述核-壳聚合物的最外的壳。所述壳可经由共价键连接至所述核或连接至内部的壳。另外，还可以将所述壳聚合到所述核或内部的壳上。在该实施方案中，能够通过本发明的式(I)的CH-酸性甲基丙烯酸酯的聚合获得的链段可通过合适的溶剂以多种方式与所述核分开和分离。
优选地，能够通过本发明的式(I)的CH-酸性甲基丙烯酸酯的聚合获得的链段与核的重量比例在2:1至1:6，特别优选1:1至1:3范围内。
所述核可优选由包含50至100重量％，优选60至90重量％的衍生自(甲基)丙烯酸酯的单元的聚合物形成。关于这一点，优选(甲基)丙烯酸的酯，其醇残基优选包含1至30个碳原子，特别优选1至20个碳原子，和最特别优选1至10个碳原子。这些尤其包括衍生自饱和醇的(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁基酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯和(甲基)丙烯酸戊酯，(甲基)丙烯酸己酯。
根据本发明的特定配置，包含甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的混合物可以用于制备所述核。因此，尤其可以使用甲基丙烯酸甲酯和具有2至6个碳原子的丙烯酸酯的混合物，所述具有2至6个碳原子的丙烯酸酯例如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸己酯。
此外，所述核的聚合物可包含上述共聚单体。根据一个优选的变型，所述核可以是交联的。这种交联可通过使用具有两个、三个或更多个可自由基聚合的双键的单体来实现。
根据一个特定方面，所述核可优选具有在-30℃至200℃范围内，特别优选在-20℃至150℃范围内的玻璃化转变温度。本发明的乳液聚合物的壳(其优选可通过本发明的式(I)的CH-酸性甲基丙烯酸酯的聚合而获得)可优选具有在-30℃至70℃范围内，特别优选在-20℃至40℃范围内，和最特别优选在0℃至25℃范围内的玻璃化转变温度。根据本发明的一个特定方面，所述核的玻璃化转变温度可大于所述壳的玻璃化转变温度。适宜地，所述核的玻璃化转变温度可以比所述壳的玻璃化转变温度高至少10℃，优选至少20℃。
可以分离能够通过本发明的式(I)的CH-酸性甲基丙烯酸酯的聚合获得的共聚物。根据本发明的特定配置，能够通过乳液聚合获得的分散体可被原样用作涂料组合物。
因此，水性分散体是本发明的另一个主题。所述水性分散体优选具有在10至70重量％，特别优选20至60重量％范围内的固体含量。适宜地，所述分散体的动态粘度可以在0.1至180mPas，优选1至80mPas，和最特别优选10至50mPas范围内，其是根据DIN EN ISO2555在25℃下测量的(Brookfield)。
另外，本发明的水性分散体可以以已知的方式被提供以添加剂或另外的组分，从而使所述涂料组合物的性能适应特定要求。这些添加剂尤其包括被称为催干剂的干燥助剂，流动改进剂，颜料和染料。
优选地，本发明涂料组合物的最低成膜温度为至多50℃，特别优选至多35℃，和最特别优选至多25℃，其可根据DIN ISO 2115测量。
本发明的水性分散体尤其可被用作涂料组合物或用作添加剂。这尤其包括油漆、浸渍剂、粘合剂和/或底漆。所述水性分散体可特别优选用于制备用于在木材和/或金属上应用的油漆或浸渍剂。
本发明的另一个方面涉及涂层，该涂层可通过将本发明的水性分散体施加到待涂覆的制品上并然后将其固化和干燥而获得。在干燥和固化中，通常存在与所述水性分散体的另外的组分发生的交联反应，并且因此本发明的涂层包含经交联的共聚物。交联反应的类型取决于所述水性分散体的组成。
如果本发明的水性分散体含有酮或醛，则在固化本发明的共聚物时，通过与酮或醛的缩合反应将发生后交联。
在另一个实施方案中，本发明的共聚物还可以通过迈克尔(Michael)加成而后交联到不饱和键上。
在含有异氰酸酯的涂料体系中，本发明的共聚物也可以通过加成到异氰酸酯上而被后交联。
能够由本发明的涂料组合物获得的涂层显示出高的耐溶剂性，其中尤其只有很小部分被溶剂从所述涂层中溶解。优选的涂层尤其表现出对甲基异丁基酮(MIBK)的高耐受性。因此，在用MIBK处理后的重量损失为优选至多50重量％，优选至多35重量％。MIBK的吸收率优选为基于所用涂层的重量计的至多300重量％，特别优选至多250重量％。在约25℃的温度下和至少4小时的接触时间下测量这些值，其中测量是在完全干燥的涂层上进行的。在这种情况下，所述干燥是在氧气(例如空气)的存在下进行的，以便使得能够实现交联。
由本发明涂料组合物获得的涂层表现出高的机械强度。摆杆硬度优选为至少15s，优选至少25s，其是根据DIN ISO 1522测量的。
本发明的分散体还可以包含另外的成分以及乳液聚合物。
具体实施方式
在下文意于使用实施例和对比例更详细地描述本发明，而这不产生任何限制。
实施例：
分析
气相色谱法(GC)
仪器：7820A，得自Agilent Technologies
柱：DB5，30m，
Figure BDA0002899669800000211
0.25μm薄膜
温度程序：
在60℃下注射，然后保持2分钟。随后在20℃/分钟的速度下加热到240℃，和在达到该温度后，在240℃下保持8分钟。
实施例1：制备N-(2-乙基氨基)-2-氰基乙酰胺
初始将600g(10.0mol)乙二胺加入到2升四颈圆底烧瓶中，该烧瓶带有军刀式搅拌器、搅拌器电机、温度计和500ml加料漏斗。在60分钟内向其中计量滴加248g(2.5mol)氰基乙酸甲酯，使得反应温度不超过30℃。在此期间，将所述四颈圆底烧瓶在冰水浴中冷却。在添加氰基乙酸甲酯的过程中，反应混合物逐渐变成粉色，和然后变成淡紫色。为了使反应完全，将反应混合物在室温下再搅拌90分钟。
随后，减压除去过量的乙二胺。为此目的，将反应混合物加热至100℃(油浴温度)，并在2小时时间内在最高至5毫巴的压力下蒸馏出挥发性成分。
获得的产物为深色玻璃状固体，其纯度为97.9面积％(使用GC-RV测定)。产物产量为309g(95％)。
对比例1：制备N,N'-亚乙基双甲基丙烯酰胺
初始将乙二胺(25.5g，0.17mol)的40％水溶液加入到250ml四颈圆底烧瓶中，该烧瓶带有军刀式搅拌器、搅拌器电机、温度计和100ml加料漏斗。在60分钟内向其中计量滴加26g(0.17mol)甲基丙烯酸酐，使得反应温度不超过30℃。在此期间，将所述四颈圆底烧瓶在冰水浴中冷却。在添加甲基丙烯酸酐的过程中，形成白色固体。
通过过滤分离出所述白色固体，并将其干燥。它是N,N'-亚乙基双甲基丙烯酰胺，其纯度为74.8面积％(使用GC-RV测定)。产物产量为20g(60％)。
实施例2：制备N-(2-氰基乙基酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺
初始将147g(1.2mol)N-(2-乙基氨基)-2-氰基乙酰胺和600g(6.0mol)甲基丙烯酸甲酯的混合物加入到1升四颈圆底烧瓶中，该烧瓶具有空气入口、军刀式搅拌器、搅拌器电机和50cm长、29mm厚的具有无规填充物的镜面柱(mirrored column)，该柱填充有6×6拉西(Raschig)环。向其中添加7mg(10ppm)4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶基-1-氧基和0.15g(200ppm)对苯二酚单甲醚，然后添加7.4g包含65.6重量％的二辛基氧化锡和34.4重量％的钛酸四异丙酯的混合物。
将反应混合物在回流下加热，其中将形成的甲醇作为共沸物经由具有无规填充物的柱蒸馏出。在约3.5小时后，通过GC测定的转化率为58％。
实施例3：制备N-(2-氰基乙基酰胺基乙基)甲基丙烯酰胺在2升三颈圆底烧瓶中将312g(2.4mol)得自实施例1的N-(2-乙基氨基)-2-氰基乙酰胺溶解在468g水中，所述烧瓶带有军刀式搅拌器、搅拌器电机、温度计和500ml加料漏斗。向其中缓慢滴加370g(2.4mol)甲基丙烯酸酐，其中形成浅棕色沉淀。然后将反应混合物在80℃下再搅拌1.5小时。
所得澄清的深红色反应混合物在减压下从其中除去低沸物，将其浓缩至646g，并向其中添加400g异丙醇。这导致形成沉淀，将该沉淀通过过滤分离出。
获得的产物为棕色结晶固体，其纯度为95.0面积％(使用GC-RV测定)。产物产量为346g(73.9％)。
所述产物在水中的溶解度如下测定：
在室温下将所述产物与水一起搅拌三天，并使用HPLC测定以此方式获得的水相的组成。所述水相含有6.7重量％的所述产物。
将另一个产物样品在80℃下与水一起搅拌3小时，并将其冷却回到室温。随后使用HPLC测定以此方式获得的水相的组成。所述水相含有超过10重量％的所述产物。
所述产物具有高的水溶性。因此，甚至在不存在有机溶剂的情况下，它也可用于乳液聚合。
实施例4：制备N-(2-丁基氨基)-2-氰基乙酰胺
在1升四颈圆底烧瓶中将353g(4.0mol)1,4-二氨基丁烷在约30℃下熔融，所述烧瓶带有军刀式搅拌器、搅拌器电机、温度计和250ml加料漏斗。在30分钟内向其中计量滴加99g(1.0mol)氰基乙酸甲酯，使得反应温度保持在约30℃至40℃下。在此期间，将所述四颈圆底烧瓶在冰水浴中冷却。在添加氰基乙酸甲酯的过程中，反应混合物逐渐变成强黄色。为了使反应完全，将反应混合物在室温下再搅拌90分钟，其中所述反应混合物变成红色。
随后，减压除去过量的1,4-二氨基丁烷。为此目的，将反应混合物加热至100℃(油浴温度)，并在2.5小时内在最高至2毫巴的压力下蒸馏出挥发性成分。
获得的产物为深色玻璃状固体，其纯度为89.1面积％(使用GC-RV测定)。产物产量为146g(84％)。
实施例5：制备N-(2-氰基乙基酰胺基丁基)甲基丙烯酰胺
在1升四颈圆底烧瓶中，所述烧瓶带有军刀式搅拌器、搅拌器电机、温度计和500ml加料漏斗，将360g(0.93mol)得自实施例3的N-(2-丁基氨基)-2-氰基乙酰胺溶解在540g水中，并将其在冰水浴中冷却至0℃。将溶于300ml甲醇中的143g(0.93mol)甲基丙烯酸酐缓慢滴加到其中。随后，将反应混合物在室温下搅拌过夜，其中所述反应混合物变成绿色。
将反应混合物在80℃和35毫巴下减压浓缩至263g。将残余物溶解在160克异丙醇中，并将所得溶液在室温下贮存。这导致形成沉淀，将该沉淀通过过滤分离出。
获得作为黄色结晶固体的产物。纯度为约94.0面积％(使用GC-RV测定)。
所述产物在水中的溶解度如下测定：
在室温下将所述产物与水一起搅拌两天，并使用HPLC测定以此方式获得的水相的组成。所述水相含有6.2重量％的所述产物。
将另一个产物样品在60℃下与水一起搅拌1小时，并将其冷却回到室温。随后使用HPLC测定以此方式获得的水相的组成。所述水相含有8.1重量％的所述产物。
所述产物具有高的水溶性。因此，甚至在不存在有机溶剂的情况下，它也可用于乳液聚合。
对比例2：制备N-(2-己基氨基)-2-氰基乙酰胺
在1升四颈圆底烧瓶中将465g(4.0mol)1,6-二氨基己烷在约41℃下熔融，所述烧瓶带有军刀式搅拌器、搅拌器电机、温度计和250ml加料漏斗。在30分钟内向其中计量滴加99g(1.0mol)氰基乙酸甲酯，使得反应温度保持在约50℃至75℃下。在添加氰基乙酸甲酯的过程中，反应混合物逐渐变成强黄色。为了使反应完全，将反应混合物在约50℃至75℃下再搅拌90分钟，其中所述反应混合物变成红色。
随后，减压除去过量的1,6-二氨基己烷。为此目的，将反应混合物加热至120℃(油浴温度)，并在4小时时间内在最高至2毫巴的压力下蒸馏出挥发性成分。
获得的产物为深色玻璃状固体，其纯度为约100面积％(使用GC-RV测定)。产物产量为172g(94％)。
对比例3：制备N-(2-氰基乙基酰胺基己基)甲基丙烯酰胺
初始将31g(0.2mol)甲基丙烯酸酐和150g水加入到1升四颈圆底烧瓶中，并将其在冰水浴中冷却至0℃，所述烧瓶带有军刀式搅拌器、搅拌器电机、温度计和500ml加料漏斗。
将得自对比例2的360g(0.93mol)N-(2-己基氨基)-2-氰基乙酰胺在60℃下溶解在3240g甲醇中，并将其冷却至室温。经由加料漏斗在30分钟时间内将该溶液添加到甲基丙烯酸酐中。使反应温度保持在20℃以下。然后将反应混合物在室温下再搅拌3小时。
使用GC-RV在反应混合物中检测到形成的产物，并可以通过从异丙醇中结晶将其分离。
所述产物在水中的溶解度如下测定：
在室温下将所述产物与水一起搅拌三天，并使用HPLC测定以此方式获得的水相的组成。所述产物几乎不溶于水。
将另一个产物样品在80℃下与水一起搅拌3小时，并将其冷却到室温。随后使用HPLC测定以此方式获得的水相的组成。所述产物几乎不溶于水；只有所述产物中的杂质被溶解和被检测到。
所述产物具有非常低的水溶性。因此，在不存在有机溶剂的情况下，它不能用于乳液聚合。

Claims (11)

1.通式(I)的化合物：
Figure FDA0002899669790000011
其中R1选自氢原子和甲基，和
R2是任选取代的组成为CnHm的亚烷基基团，
其中
n＝2-4
m＝2-8。
2.根据权利要求1的化合物，其中所述亚烷基基团R2是以下基团中的一种：
1,2-亚乙基基团、1,3-亚丙基基团、1,2-亚丙基基团、1,4-亚丁基基团、1,3-(2-羟基)亚丙基基团、1,3-(2,2-二甲基)亚丙基基团。
3.根据权利要求1至2中至少一项的化合物，其中R1是甲基。
4.可通过单体混合物的聚合获得的共聚物，所述单体混合物包含基于所述单体混合物的重量计至少0.5重量％，优选至少1.0重量％的根据权利要求1至3中至少一项的化合物。
5.根据权利要求4的共聚物，其特征在于所述单体混合物包含基于所述共聚物的重量计
0.5至90重量％的根据权利要求1-3中至少一项的化合物，
10至95重量％的至少一种包含酯基团的单体，
0至10重量％的至少一种具有酸基团的单体，
0至50重量％的至少一种苯乙烯单体。
6.水性分散体，其包含基于所述水性分散体的重量计0.1至90重量％，优选20至80重量％，特别优选30至60重量％的根据权利要求4或5的共聚物。
7.根据权利要求6的水性分散体作为涂料组合物的用途，尤其是作为乳胶漆、透明涂料、立面应用、防护漆，船舶涂料或金属涂料的用途。
8.可通过将根据权利要求6的水性分散体施加到待涂覆的制品上和然后将其干燥和固化获得的涂层。
9.根据权利要求8的涂层，其中根据权利要求6的水性分散体含有在固化过程中与根据权利要求4或5的共聚物发生缩合反应的醛或酮。
10.根据权利要求8的涂层，其中根据权利要求6的水性分散体含有至少一种在固化过程中与根据权利要求4或5的共聚物发生缩合反应的醛或酮。
11.根据权利要求8的涂层，其中根据权利要求6的水性分散体含有在固化过程中与根据权利要求4或5的共聚物发生加成反应的异氰酸酯。
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