CN1234292A

CN1234292A - 烷基化氨基醚表面活性剂

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Publication number: CN1234292A
Application number: CN99104162A
Authority: CN
Inventors: K·R·拉斯拉; K·E·明尼克; R·V·C·卡尔
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1999-03-20
Publication date: 1999-11-10
Anticipated expiration: 2019-03-20
Also published as: CN1106215C; DE69921716D1; KR100309603B1; US6492559B1; EP0943663A1; DE69921716T2; EP0943663B1; US6051056A; KR19990077897A; JP3694609B2; JP2000044882A; US6190733B1

Abstract

本发明提供通过加入表面张力降低有效量的某种烷基化氨基醚化合物而具有降低的平衡和动表面张力的水基组合物,特别是涂料、油墨、和农用组合物,该烷基化氨基醚具有结构式R－HN(CH₂)_p[O(CH₂)_n]_mO(CH₂)_qNH－R’其中n为2—6,m为0—4,p和q为2—6,且R和R’独立地为一包含5至18个碳原子的烷基团,该烷基团优选地为支链的或其中连接到氮上的部位是在一非末端碳上。

Description

烷基化氨基醚表面活性剂

本发明涉及烷基化氨基醚在水基体系中降低表面张力的应用。

由于表面张力的降低说明基质在实际配方中的润湿得到提高，所以在水成涂料、油墨、粘合剂、和农用配方中，降低水表面张力的能力是非常重要的。在水基体系中，表面张力的降低一般是通过加入表面活性剂而实现的。因表面活性剂的加入而产生的性能特征包括提高的表面覆盖度、较少的缺陷、和更均匀的分布。当体系静止时，其平衡表面张力性能是重要的。然而，在需要高表面产生率的应用中，在动态条件下降低表面张力的能力是非常重要的。这些应用包括涂料的喷洒、辊涂和涂刷，或农用配方的喷洒，或高速凹版或喷墨印刷。动表面张力是一基本参数，该参数可用于度量表面活性剂降低表面张力的能力，并能够在这种高速应用条件下产生润湿作用。

传统的非离子表面活性剂，如烷基苯酚或醇乙氧化物、和环氧乙烷(EO)/环氧丙烷(PO)共聚物具有优异的平衡表面张力性能，但它们总的特征在于，具有不好的动表面张力降低效果。作为对比，某些阴离子表面活性剂，如二烷基磺基丁二酸钠可产生良好的动态效果，但这些物质泡沫非常多，而且使成品涂料具有水敏性。

需要有一族产生良好平衡和动表面张力性能的表面活性剂，而且是低泡沫的、在室温下为液体以便于处理、并在碱性条件下稳定，因此它在涂料、油墨、粘合剂、和农用配方工业中得到广泛认可。

在如涂料、油墨、和农用配方的应用中，降低平衡和动表面张力的重要性是本领域所熟知的。

低动表面张力在水成涂料的应用中是非常重要的。在施瓦茨(Schwartz,J.)的论文“低动表面张力在水成涂料的重要性”(TheImportance of Low Dynamic Surface Tension in Waterborne Coatings”，涂料工艺杂导(Journal of Coating Technology,1992年9月)中，讨论了水成涂料中的表面张力性能，而且还讨论了这些涂料中的动表面张力。该文评估了几种表面活性剂的平衡和动表面张力。需要指出的是，在水成涂料中，低动表面张力是获得优异成膜的一个重要因素。一些动态涂料应用方法，需要具有低动表面张力的表面活性剂以防止诸如收缩、陷穴、和泡沫等缺陷。

农用品的有效应用也高度取决于配方的动表面张力性能。在维尔施(Wirth,W.)；斯塔普(Storp,S.)；雅可柏森(Jacobsen,W.)的论文“控制叶片保留农用喷晒溶液的机理”(Mechanisms Controlling Leaf Retention ofAgriculture Spray Solutions)，农药科学(Pestic.Sci,1991,33,411-420)中，研究了农用配方的动表面张力与这些配方保留在叶片上的能力之间的相互关系。这些研究人员发现，保留值与动表面张力之间具有良好的相互关系，其中具有低动表面张力的配方，其保留作用更为有效。

低动表面张力在高速印刷中也是重要的，论文“用表面活性剂配制VOC符合环保法规的水基油墨”(Using Surfactants to Formulate VOCCompliant Waterbased Inks)密地纳；苏托维奇(Medina,S.W.；Sutovixh,M.N.)，美国油墨制造厂(Am.Ink Maker1994,72(2),32-38)对此进行了讨论。在该论文中，据称平衡表面张力(EST’s)仅与静态油墨体系有关。然而，在使用油墨的动态高速印刷条件下，EST值不是好的性能标记。而动表面张力则是一种更合适的性能。该动态测量值在高速印刷过程中，表示表面活性剂迁移至新产生的油墨/基质界面以产生润湿作用的能力。

美国专利5,098,478公开的水基油墨组合物包含水、颜料、非离子表面活性剂、和该非离子表面活性剂的加溶剂。为了进行书刊凹版印刷，油墨组合物的动表面张力必须降低到约25至40达因/厘米的范围，以保证不会遇到印刷性问题。

美国专利5,562,762公开一种含水喷墨，它包含水、溶解染料和具有两个聚乙氧化物取代基的叔胺，还公开低动表面张力在喷墨印刷中是重要的

在有机化学杂志(J.Org.Chem.1986,51,5373-5383)；四面体字体(Tetrahedron Letters)1986,27,327-330中，高托(Gatto)等人描述了几种具有结构

的烷基化氨基醚，其中R=R’=CH₂CH₂OCH₃、CH₂Ph、CH₂C₆H₄-2-OCH₃、和CH₂-2-呋喃基。这些化合物被用作合成双臂式套索醚(bibracchial lariat ethers)的中间体。

前述论文还描述了具有结构

的化合物，其中R=R’=(CH₂)₃CH₃、(CH₂)₅CH₃、CH₂CH₂OCH₃CH₂Ph、和CH₂-2-呋喃基。这些化合物被用作合成双臂式套索醚的中间体。

在化学学会杂志化学信息(J.Chem.Soc.,Chem.Commun.1983,194-195)；有机化学杂志(J.Org.Chem.1984,49,4197-4203)中，阿尼利(Anelli)与其合作者描述了具有结构的烷基化氨基醚，其中R=(CH₂)₃CH₃。这些研究人员还描述了具有结构

的烷基化氨基醚，其中R=(CH₂)₃CH₃或R=(CH₂)₇CH₃。这些物质被用于制备双和三桥连聚噁多氮杂化合物(polyoxapolyazaheterophanes)。

在有机化学杂志(J.Org.Chem.1989,54,4061-4067)；四面体字体(Tetrahedron Letters 1988,29,3521-3524)；和杂环化学杂志(J.HeterocyclicChem.1989,26,565-569)中，布雷德肖(Bradshaw)、克雷可维克(Krakowiak)与合作者也描述了具有结构

的氨基醚，其中R=(CH₂)₃CH₃或CH₂Ph。四面体字体(TetrahedronLetters)1977,48,4249-4250中，彼特雷尼克(Petranek)和路巴(Ryba)还描述了其苄基衍生物。该化合物被用作合成的聚噁冠状化合物或其它大环化合物的中间体。

在四面体(Tetrahedron 1990,46,1163-1170)中，布雷德肖(Bradshaw)与其合作者描述了一种具有结构

的烷基化氨基醚。另外，杜里茨(Duriez)等人在四面体(Tetrahedron1992,4347-4358)中描述了其N,N’-二苄基衍生物。它们被用作制备套索醚或其它大环物质的中间体。

在捷克化学信息汇总(Collect.Czech..Chem.Commun.1996,61,622-626)中，霍斯戈伦(Hosgoren)等人描述了具有这种结构

的化合物，其中R=CH₃(CH₂)₆、CH₃(CH₂)₇、CH₃(CH₂)₈、或CH₃(CH₂)₁₁。这些化合物被用于制备N,N’-二烷基二氮杂冠状化合物。

美国专利4,946,924和美国专利4,927,912公开了具有式

的组合物，其中R为含有2至12个碳原子和2或3个羟基团的易烷氧基化多元醇的核，R’为氢或甲基，至少一个R”为异丙基而剩余的R”为氢或异丙基，n的数目应足以使该分子具有约200至400的分子量，且m为正整数，其值为2或3。这些胺可用作环氧树脂的固化剂。

英国专利2,191,419公开了一种具有式

的结构。据称，该物质可用在洗涤溶液中，以选择性地从含CO₂的气体，尤其天然气和合成气中去除H₂S和其它的含S化合物(如，COS、CS₂、和硫醇)。

在药物杂志(Acta Pol.Pharm,1987,44,473-475,ActaPol.Pharm,1983,40,431-434,和Acta Pol.Pharm,1983,40,313-318)中，报道了具有式的烷基化氨基醚，其中它被用作合成中间体。

本发明提供包含有机化合物的水基组合物，特别是有机涂料、油墨、和农用组合物，由于加入了有效量的具有以下结构：

R-HN(CH₂)_p[O(CH₂)_n]_mO(CH₂)_qNH-R’的烷基化氨基醚化合物，因此该组合物具有降低的平衡和动表面张力，其中n为2-6,m为0-4,p和q为2-6，且R和R’独立地为包含5-18个碳原子的烷基，所述烷基优选地为支链的或其中连接到氮上的部位是在非末端碳上。本发明还提供一种方法通过加入这些烷基化氨基醚化合物而降低含水组合物的平衡和动表面张力。

本发明还提供了一种方法将含有机化合物的水基组合物用于表面，这样可用该水基组合物部分地或全部地涂覆该表面，该组合物包含有效量的具有以上结构的烷基化氨基醚化合物以降低该水基组合物的动表面张力。

在水基有机涂料、油墨、和农用组合物中，使用这些烷基化氨基醚可以带来一些明显的优点，这些优点包括：

●配制水成涂料、油墨、和农用组合物的能力，可以将其用于各种基质，优异地对含有杂质的基质表面和低能表面润湿；

●降低涂布或印刷缺陷，如桔皮缺陷和流动/匀涂缺陷的能力；

●生成具有低挥发性有机物含量的水成涂料和油墨的能力，这使得这些表面活性剂对环境无害；

●配制能够进行高速应用的涂料和油墨组合物的能力；

●配制可在强碱、高温环境下保持动表面张力性能的组合物的能力；

●配制涂料、油墨、和粘合剂的能力，其中表面活性剂在固化过程中具有活性，可降低在自由表面活性剂存在下生成的最终产品的水敏性。

由于其优异的表面活性剂性能和低泡沫性能，所以这些物质可用于其中动和平衡表面张力的降低和低泡沫具有重要性的许多应用中。这些应用包括各种湿处理纺织操作，如纤维的染色、纤维酸化、和漂煮锅沸腾，其中低泡沫性能是特别有利的；它们还可用于皂类、水基香料、洗发剂、和各种洗涤剂，其中，它们在降低表面张力的同时基本不产生任何泡沫的显著能力是非常理想的。

本发明涉及具有结构式

R-HN(CH₂)_p[O(CH₂)_n]_mO(CH₂)_qNH-R’的化合物的应用，其中n为2-6，优选地为2-4；m为0-4，优选地为0-2；p和q为2-6，优选地为2或3；且R和R’独立地为包含5至18个碳原子，优选地为5至8个碳原子的烷基，所述烷基为支链的或其中连接到氮上的部位是在一非末端碳上，该化合物可用于降低含有机化合物的水基组合物，特别是含有机化合物如聚合物树脂、除草剂、杀虫剂或植物生长调节剂的涂料、油墨、和农用组合物中的平衡和动表面张力。最好是按照最大气泡压力法，在23℃和1气泡/秒下，在水中浓度≤5重量％时，该烷基化氨基醚的水溶液动表面张力小于45达因/厘米。朗缪尔杂志(Langmuir 1986,2,428-432)描述了测量表面张力的最大气泡压力法，已将其列入参考。

通过母体氨基醚与醛和酮的还原性烷基化反应，烷基化氨基醚可用已确定的步骤来制备。该制备过程的基本情况是使醛或酮与氨基醚进行反应，生成亚胺或烯胺中间体，然后，在合适的氢化反应催化剂存在下，与氢反应生成相应的饱和衍生物。

亚胺或烯胺衍生物可以预制或可以现场制备。

该产物也可通过一合适二腈的还原性胺化反应来制备。该反应可用于说明乙二醇的氰乙基化衍生物：

还原性烷基化和还原性胺化步骤是生产这些物质的特别方法，但这些产物也可通过胺与氯烷基醚的反应来制备。该反应是为氯乙基醚和胺作说明：

适用于还原性烷基化反应的氨基醚起始原料包括具有结构式

H₂N(CH₂)_p[O(CH₂)_n]_mO(CH₂)_qNH₂的化合物，其中n为2-6,m为0-4，且p和q为2-6。其具体实例包括氨乙基醚、1,2-二-氨基乙氧基乙烷、2-氨基乙氧基乙基醚、氨丙基醚、1,2-二-氨基丙氧基乙烷、3-氨基乙氧基乙基醚、和类似物。氨基丙氧基化合物可通过二醇与丙烯腈的反应，然后通过氢化反应来制备：

适用于氨丙基化反应的二醇包括1,2-乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇和类似物；二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、和类似物；二丙二醇、三丙二醇、和类似物。

适用于氨基醚上的烷基团，应该具有足够的碳原子以使该物质产生表面活性(即，降低水的表面张力的能力)，但是碳原子数不应多到足以降低其溶解性，以致于对特殊应用来说，该物质降低表面张力的能力不够充分。一般来说，碳原子数的增加可提高所得烷基化氨基醚表面活性剂的功效(即，需要较少的表面活性剂就可达到给定的表面张力下降值)，但却降低了其在高表面产生率条件下降低表面张力的能力(即，在降低动表面张力上不够有效)。造成后一影响的原因为，由于碳原子数的增加一般可降低该物质的水溶解性，因此减少了表面活性剂向新产生表面的扩散量。一般来说，在本发明的实践中，最好使用水溶解度至少为0.005重量％，优选地为0.01至2重量％，最优选地为0.05至1.5重量％的烷基化氨基醚。

烷基团可以相同或不同。它们可以是支链的，或者连接到氮上的部位可以在一内碳上。合适的烷基团衍生自C5至C8醛或酮的还原性烷基化反应，优选地衍生自甲基·异丁基酮或甲基·异戊基酮的还原性烷基化反应。合适的C5至C8醛或酮的具体实例包括2-戊酮、3-戊酮、新戊醛、甲基·异丙基酮、2-己酮、3-己酮、甲基·叔丁基酮、乙基·异丙基酮、2-甲基己醛、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、3-辛酮、4-辛酮、2-乙基己醛、等。所选的具体碳基化合物和氨基醚取决于特定应用所需的表面活性剂性能。

该烷基化氨基醚适用于水中含有无机化合物或有机化合物的含水组合物，该无机化合物为矿物或颜料，该有机化合物为颜料、可聚合单体如加成、缩合和乙烯基单体、低聚物树脂、聚合物树脂、洗涤剂、除草剂、杀虫剂、或植物生长调节剂。对于含无机和/或有机化合物的水基组合物来说，所加烷基化氨基醚化合物的量应能有效地降低其平衡和/或动表面张力。该有效量可以占含水组合物的0.001至20克/100毫升，优选地为0.01至2克/100毫升。当然，最有效量取决于特定应用和烷基化氨基醚的溶解性。

在含有本发明烷基化氨基醚的以下水基有机涂料、油墨、和农用组合物中，该组合物中的其它所列组分是相关领域技术人员所熟知的那些物质。

本发明烷基化氨基醚表面活性剂可加入其中的典型水基有机涂料组合物，在一含水介质中包含有30-80％固体含量的以下组分：

典型水基有机涂料组合物
典型水基有机涂料组合物		0至50重量％	颜料分散剂/研磨树脂
0至80重量％	着色颜料/填充颜料/抗腐蚀颜料/其它类型颜料	0至50重量％	颜料分散剂/研磨树脂
0至80重量％	着色颜料/填充颜料/抗腐蚀颜料/其它类型颜料	5至99.9重量％	水成树脂/水可分散树脂/水溶树脂
0至30重量％	滑动添加剂/抗微生物剂/加工助剂/消泡剂	5至99.9重量％	水成树脂/水可分散树脂/水溶树脂
0至30重量％	滑动添加剂/抗微生物剂/加工助剂/消泡剂	0至50重量％	聚结溶剂或其它溶剂
0.01至10重量％	表面活性剂/润湿剂/流动和匀涂剂	0至50重量％	聚结溶剂或其它溶剂
0.01至10重量％	表面活性剂/润湿剂/流动和匀涂剂	0.01至5重量％	烷基化氨基醚

本发明烷基化氨基醚表面活性剂可加入其中的典型水基油墨组合物，在一含水介质中包含有20至60％固体含量的以下组分：

典型水基油墨组合物
典型水基油墨组合物		1至50重量％	颜料
0至50重量％	颜料分散剂/研磨树脂	1至50重量％	颜料
0至50重量％	颜料分散剂/研磨树脂	0至50重量％	合适的树脂溶液载体中的粘土基质
5至99.9重量％	水成树脂/水可分散树脂/水溶树脂	0至50重量％	合适的树脂溶液载体中的粘土基质
5至99.9重量％	水成树脂/水可分散树脂/水溶树脂	0至30重量％	聚结溶剂
0.01至10重量％	表面活性剂/润湿剂	0至30重量％	聚结溶剂
0.01至10重量％	表面活性剂/润湿剂	0.01至10重量％	加工助剂/消泡剂/加溶剂
0.01至5重量％	烷基化氨基醚	0.01至10重量％	加工助剂/消泡剂/加溶剂

本发明烷基化氨基醚表面活性剂可加入其中的典型水基农用组合物，在一含水介质中包含有0.1至80％成分含量的以下组分：

典型水基农用组合物
典型水基农用组合物		0.1至50重量％	杀虫剂或植物生长调节剂
0.01至10重量％	表面活性剂	0.1至50重量％	杀虫剂或植物生长调节剂
0.01至10重量％	表面活性剂	0至5重量％	染料
0至20重量％	增稠剂/稳定剂/辅助表面活性剂/凝胶抑制剂/消泡剂	0至5重量％	染料
0至20重量％	增稠剂/稳定剂/辅助表面活性剂/凝胶抑制剂/消泡剂	0至25重量％	防冻剂
0.1至50重量％	烷基化氨基醚	0至25重量％	防冻剂

实例1

该实例说明制备氨乙基醚与甲基·异丁基酮(AEE/MIBK)的还原性烷基化反应产物的过程。

将氨乙基醚(0.75摩尔)、甲基·异丁基酮(1.65摩尔)和10％Pd/C(总加入是的4重量％)装入一升不锈钢高压釜中。密闭该反应器，用氮然后用氢进行清洗。在3巴(50磅/英寸²)H₂压力下，将该反应器中的内容物加热至90℃。将压力升至8巴(120磅/英寸²)，在整个反应过程(21.5小时)中，通过一滚筒调整装置从一加仑压载物中按需输入氢以保持该压力。通过GC/FID分析反应器内容物，结果发现有92.8面积％的二烷基化氨乙基醚：

在116-118℃和0.20毫巴(0.15乇)下，由蒸馏提纯该产物。

实例2

该实例说明制备氨丙基醚与甲基·异丁基酮(APE/MIBK)的还原性烷基化反应产物的过程。

还原性烷基化反应所需的氨丙基醚是通过氰乙基醚的氢化反应制备的。将镍-铬促进的海绵钴催化剂(3.737克)和甲醇(200毫升)装入一升不锈钢高压釜中。密闭该反应器，用氮然后用氢进行清洗。然后将氨(1.68摩尔)装入反应器中。在7巴(100磅/英寸²)H₂压力下，将该反应器中的内容物加热至70℃。将压力升至55巴(800磅/英寸2)，然后以0.75毫升/分钟的速度，将氰乙基醚(0.86摩尔)加入反应器中。通过GC/FID分析反应器内容物，结果发现有96.3％的氨丙基醚：

在60-63℃和0.53毫巴(0.4乇)下，由蒸馏提纯该产物。

将氨丙基醚(0.38摩尔)、甲基·异丁基酮(0.84摩尔)和5％Pd/C(总加入量的4重量％)装入一升不锈钢高压釜中。密闭该反应器，用氮然后用氢进行清洗。在7巴(100磅/英寸²)H₂压力下，将该反应器中的内容物加热至90℃。将压力升至55巴(800磅/英寸²)，在整个反应过程(4小时)中，通过一滚筒调整装置从一加仑压载物中按需输入氢以保持该压力。通过GC/FID分析反应器内容物，结果发现有93.7面积％的以下所示的二烷基化氨丙基醚。在130-134℃和0.79毫巴(0.6乇)下，由蒸馏提纯该产物。

实例3

该实例说明制备1,2-(二-3-氨基丙氧基)乙烷与甲基·异丁基酮(BAPE/MIBK)的还原性烷基化反应产物的过程。

首先，所需的1,2-(二-3-氨基丙氧基)乙烷是通过1,2-二-(2-氰基乙氧基)乙烷的氢化反应制备的。将镍-铬促进的海绵钴(3.78克)和甲醇(200毫升)装入一升不锈钢高压釜中。密闭该反应器，用氮然后用氢进行清洗。然后将氨(1.82摩尔)装入反应器中。在7巴(100磅/英寸²)H₂压力下，将该反应器中的内容物加热至70℃。将压力升至55巴(800磅/英寸²)，然后以0.75毫升/分钟的速度，将1,2-二(-2-氰基乙氧基)乙烷(0.53摩尔)加入反应器中。通过GC/FID分析反应器内容物，结果发现有48.7％的二(3-氨基丙氧基)乙烷。在90-94℃和0.53毫巴(0.4乇)下，由蒸馏提纯该产物。

将二(3-氨基丙氧基)乙烷(0.11摩尔)、甲基·异丁基酮(0.24摩尔)和5％Pd/C(总加入量的4重量％)装入一升不锈钢高压釜中。密闭该反应器，用氮然后用氢进行清洗。在7巴(100磅/英寸²)H₂压力下，将该反应器中的内容物加热至90℃。将压力升至55巴(800磅/英寸²)，在整个反应过程(5.5小时)中，通过一滚筒调整装置从一加仑压载物中按需输入氢以保持该压力。通过GC/FID分析反应器内容物，结果发现有91.5面积％的二烷基化1,2-二-(3-氨基丙氧基)乙烷。在140-142℃和0.53毫巴(0.4乇)下，通过蒸馏提纯产物。

实例4

该实例说明制备二-3-(氨丙氧基乙基)醚与甲基·异丁基酮(BAPEE/MIBK)的还原性烷基化反应产物的过程。

将二-3-(氨丙氧基乙基)醚(0.5摩尔)、甲基·异丁基酮(1.2摩尔)和5％Pd/C(总加入量的3重量％)装入一升不锈钢高压釜中。密闭该反应器，用氮然后用氢进行清洗。在7巴(100磅/英寸²)H₂压力下，将该反应器中的内容物加热至90℃。将压力升至55巴(800磅/英寸²)，在整个反应过程(5小时)中，通过一滚筒调整装置从一加仑压载物中按需输入氢以保持该压力。通过GC/FID分析反应器内容物，结果发现有97.9面积％以下所示的二烷基化二-3-(氨丙氧基乙基)醚。在160-164℃和0.13毫巴(0.1乇)下，由蒸馏提纯该产物。

实例5

对于实例1的二烷基化氨基醚的还原性烷基化反应产物来说，其水溶液的动表面张力数据可这样得到：在0.1气泡/秒(b/s)至20b/s的气泡速率下，使用最大气泡压力法进行测定。从近平衡(0.1b/s)至非常高的表面产生率(20b/s)，这些数据提供了有关表面活性剂在该范围内条件下的性能方面的情况。实际上，高气泡速率对应于平板印刷中的高印刷速度，涂料应用中的高喷洒速率或辊涂率，以及农产品的快使用速率。表1给出了这些数据。

表1

动表面张力 (达因/厘米) --AEE/MIBK2

浓度 0.1b/s 1b/s 6bls 15b/s 20b/s(重量％)

0.03 37.9 39.0 42.8 47.9 48.2

0.05 34.7 35.4 37.6 40.9 41.9

0.07 32.4 33.0 34.5 36.8 37.7

0.1 30.3 30.8 31.8 33.4 34.1

0.15 27.6 27.9 28.7 30.1 30.6

0.2 26.7 26.9 27.4 28.8 29.3

表1中的结果表明对于实例1中的AEE/MIBK2的0.1重量％含水溶液，在0.1b/s下的表面张力为30.3达因/厘米。而在20b/s的高表面产生率下进行测量，AEE/MIBK2含水溶液的表面张力为34.1达因/厘米。当然，在水成涂料、油墨、粘合剂、和农用配方中，这种在各种条件下降低水的表面张力的显著能力是有其实用性的。

AEE和MIBK的还原性烷基化反应产物的溶解度极限值为约0.2重量％。这意味着如果在特定应用中需要较低的表面张力，可向该配方中加入其它物质；在0.2重量％的浓度下，表面张力为26.7达因/厘米。即使在20b/s下，AEE/MIBK的0.2重量％溶液的表面张力为29.3达因/厘米。由于使水基涂料、油墨、和农用配方具有高印刷速度或应用率，所以，在这些高表面产生率下的提高性能可产生优异的生产率。

实例6

制备出实例2的二烷基化氨丙基醚的含水溶液，然后使用上述步骤来测定它们的动表面张力性能。表2给出了这些数据。

表2

动表面张力(达因/厘米)--APE/MIBK2

浓度 0.1b/s 1b/s 6b/s 15b/s 20b/s(重量％)

0.1 30.8 31.3 32.6 34.4 34.9

0.15 29.3 29.9 30.1 32.9 33.3

表2中的这些结果表明AEE/MIBK2在水中的0.1重量％溶液具有突出的性能。在水成涂料、油墨、粘合剂、和农用配方中，这种降低水的表面张力的能力很具有实用性。

实例7

制备出实例3的二烷基化1,2-二-(3-氨基丙氧基)乙烷(BAPE/MIBK2)的水溶液，然后使用上述步骤来测定它们的动表面张力性能。表3给出这些数据。

表3

动表面张力(达因/厘米) --BAPE/MIBK2

浓度 0.1b/s 1b/s 6b/s 15b/s 20b/s(重量％)

0.1 35.5 36.0 37.2 38.7 39.2

0.2 31.6 32.0 32.9 33.8 34.1

0.5 29.7 29.8 30.1 30.8 31.0

这些结果表明对于该物质在0.1重量％使用含量下的溶液来说，其所产生的表面张力可以证明其在各种水成应用中的优异性。在20b/s的高表面产生率下，BAPE/MIBK的0.1重量％溶液的性能为39.2达因/厘米。因为BAPE/MIBK具有较高的溶解度，所以能够达到不能简单地通过已有技术表面活性剂得到的性能特征。因此，BAPE/MIBK2可用于能够高速应用的涂料、油墨、和农用配方。

实例8

制备出实例4的二-(3-氨基丙氧基乙基)醚与甲基·异丁基酮(BAPEE/MIBK2)还原性烷基化的水溶液，然后使用上述步骤来测定它们的动表面张力性能。表4给出了这些数据。

表4

动表面张力(达因/厘米)--BAPEE/MIBK2

浓度 0.1b/s 1b/s 6b/s 15b/s 20b/s(重量％)

0.1 39.2 39.7 40.8 42.0 42.2

0.5 30.6 30.7 31.0 31.8 32.2

这些数据表明：BAPEE/MIBK2可有效地降低水的表面张力，而且在0.5重量％的使用含量下，该物质的性能是突出的。

实例9

对于本发明产物的还原性烷基化产物的0.1重量％溶液，使用基于ASTM D 1173-53的步骤来检测其发泡性能。在该试验中，由高架泡沫吸管将表面活性剂的0.1重量％溶液加入含有相同溶液的泡沫接收器中。加入完成之后，测定泡沫高度(“起始泡沫高度”)并记录泡沫消失所需的时间(“到没有泡沫的时间”)。该试验为各种表面活性剂溶液提供了在发泡性能上的对比。一般来说，在涂料、油墨、和农用配方中，泡沫是不好的，因为造成使用过程的复杂化，并可导致涂布和印刷缺陷、以及农用品的低效应用。表5给出了这些泡沫方面的数据。

表5

泡沫试验数据

化合物起始泡沫高度(厘米) 到没有泡沫的时间

APE/MIBK2 1.0 2秒

BAPE/MIBK2 2.6 8秒

BAPEE/MIBK2 3.1 5秒

表5中的数据表明本发明化合物形成很少的泡沫，而且所形成的泡沫可迅速地消失。因此可以预料，这些物质在用于涂料、油墨、和农用配方时具有所需性能。

在水基涂料、油墨、粘合剂、和农用配方的性能中，表面活性剂降低含水体系在平衡和动态条件下的表面张力的能力是非常重要的。低平衡表面张力使得所在体系的优异性能得以在应用后表现出来。低动表面张力可导致润湿性和扩散性在动态应用条件下的增加，导致配方的更有效应用以及较少的缺陷。在水成涂料、油墨、粘合剂、和农用配方中，泡沫的形成一般是不好的，因为它造成使用过程的复杂化，并能引起缺陷或导致低效应用。

此外，这些物质是低粘度液体，因此容易使用。

本发明提供了适用于在水基组合物中降低平衡和动表面张力的物质。

Claims

1．一种方法将水基组合物用于表面以部分地或完全地包覆该表面，该组合物包含一有机化合物和一有效量降低该组合物动表面张力的表面活性剂，其改进包括使用一种具有结构

R-HN(CH₂)_p[O(CH₂)_n]_mO(CH₂)_qNH-R’的烷基化氨基醚作为表面活性剂，其中n为2-6,m为0-4,p和q为2-6，且R和R’独立地为一包含5至18个碳原子的烷基团。

2．根据权利要求1所述的方法，其中按照最大气泡压力法，在23℃和1气泡/秒下，在水中浓度≤5重量％时，该烷基化氨基醚的含水溶液的动表面张力小于45达因/厘米。

3．根据权利要求2所述的方法，其中n为2-4,m为0-2,p和q为2或3，且R和R’独立地为一包含5至8个碳原子的烷基团。

4．根据权利要求3所述的方法，其中该烷基团为支链的，或其中连接到氮上的部位是在一非末端碳上。

5．根据权利要求1所述的方法，其中该烷基化氨基醚是氨乙基醚与甲基·异丁基酮的还原性烷基化反应产物。

6．根据权利要求1所述的方法，其中该烷基化氨基醚是氨丙基醚与甲基·异戊基酮的还原性烷基化反应产物。

7．根据权利要求1所述的方法，其中该烷基化氨基醚是1,2-(二-3-氨基丙氧基)乙烷与甲基·异丁基酮的还原性烷基化反应产物。

8．根据权利要求1所述的方法，其中该烷基化氨基醚是二-3-(氨丙氧基乙基)醚与甲基·异丁基酮的还原性烷基化反应产物。

9．根据权利要求2所述的方法，其中测量是在20气泡/秒下进行的。

10．一种含水组合物在水中含有一无机化合物、或一有机化合物、和一有效量降低该组合物动表面张力的烷基化氨基醚，该无机化合物为矿物或颜料；该有机化合物为颜料、可聚合单体、低聚物树脂、聚合物树脂、洗涤剂、除草剂、杀虫剂、或植物生长调节剂，该烷基化氨基醚具有按结构式

R-HN(CH₂)_p[O(CH₂)_n]_mO(CH₂)_qNH-R’所示的结构，其中n为2-6,m为0-4,p和q为2-6，且R和R’独立地为包含5至18个碳原子的烷基团。

11．根据权利要求10所述的组合物，其中按照最大气泡压力法，在23 C和1气泡/秒下，在水中浓度≤5重量％时，该烷基化氨基醚的含水溶液的动表面张力小于45达因/厘米。

12．根据权利要求11所述的组合物，其中n为2-4,m为0-2,p和q为2或3，且R和R’独立地为一包含5-8个碳原子的烷基团。

13．根据权利要求12所述的组合物，其中该烷基团为支链的，或其中连接到氮上的部位是在一非末端碳上。

14．根据权利要求10所述的组合物，其中该烷基化氨基醚是氨乙基醚与甲基·异丁基酮的还原性烷基化反应产物。

15．根据权利要求10所述的组合物，其中该烷基化氨基醚是氨丙基醚与甲基·异戊基酮的还原性烷基化反应产物。

16．根据权利要求10所述的组合物，其中该烷基化氨基醚是1,2-(二-3-氨基丙氧基)乙烷与甲基·异丁基酮的还原性烷基化反应产物。

17．根据权利要求10所述的组合物，其中该烷基化氨基醚是二-3-(氨丙氧基乙基)醚与甲基·异丁基酮的还原性烷基化反应产物。

18．根据权利要求10所述的组合物是一种包含30-80重量％组分的有机涂料组合物，其组分包括：

0至50重量％的颜料分散剂、研磨树脂或其混合物；

0至80重量％的着色颜料、填充颜料、抗腐蚀颜料、其它类型颜料或其混合物；

5至99.9重量％的水成树脂、水可分散树脂、或水溶树脂、或其混合物；

0至30重量％的滑动添加剂、抗微生物剂、加工助剂、消泡剂或其混合物；

0至50重量％的组合溶剂或其它溶剂；

0.01至10重量％的表面活性剂、润湿剂，流动和匀涂剂、或其混合物；以及

0.01至5重量％的烷基化氨基醚。

19．根据权利要求10所述的组合物是一种包含20-60重量％组分的油墨组合物，其组分包括：

1至50重量％的颜料；

0至50重量％的颜料分散剂、研磨树脂或其混合物；

0至50重量％的在树脂溶液载体中的粘土基质；

5至99重量％的水成树脂、水可分散树脂、水溶树脂或其混合物；

0至30重量％的组合溶剂；

0.01至10重量％的加工助剂、消泡剂、加溶剂或其混合物；

0.01至10重量％的表面活性剂、润湿剂或其混合物；以及

0.01至5重量％的烷基化氨基醚。

20．根据权利要求10所述的组合物是一种包含0.1-80重量％组分的农用组合物，其组分包括：

0.1至50重量％的杀虫剂、植物生长调节剂或其混合物；

0至5重量％的染料；

0至20重量％的增稠剂、稳定剂、辅助表面活性剂、凝胶抑制剂、消泡剂或其混合物；

0至25重量％的防冻剂；

0至50重量％的组合溶剂或其它溶剂；

0.01至10重量％的表面活性剂；以及

0.1至50重量％烷基化氨基醚。

21．一种包含烷基化氨基醚的组合物，该烷基化氨基醚具有按结构式

R-HN(CH₂)_p[O(CH₂)_n]_mO(CH₂)_qNH-R’所示的结构，其中n为2-4,m为0-2,p和q为2或3，且R和R’独立地为一包含5至8个碳原子的烷基团，该烷基团为支链的或其中连接到氮上的部位是在一非末端碳上。

22．根据权利要求21所述的组合物，其中该烷基化氨基醚是氨乙基醚与甲基·异丁基酮的还原性烷基化反应产物。

23．根据权利要求21所述的组合物，其中该烷基化氨基醚是氨丙基醚与甲基·异戊基酮的还原性烷基化反应产物。

24．根据权利要求21所述的组合物，其中该烷基化氨基醚是1,2-(二-3-氨基丙氧基)乙烷与甲基·异丁基酮的还原性烷基化反应产物。

25．根据权利要求21所述的组合物，其中该烷基化氨基醚是二-3-(氨丙氧基乙基)醚与甲基·异丁基酮的还原性烷基化反应产物。