DE102018133554A1

DE102018133554A1 - Dispergiermittel, beschichtungszusammensetzungen einschliesslich dispergiermittel und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE102018133554A1
Application number: DE102018133554.7A
Authority: DE
Inventors: Sheau-Hwa Ma
Original assignee: Coatings Foreign IP Co LLC
Current assignee: Axalta Coating Systems GmbH
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2019-07-04

Abstract

Hierin bereitgestellt ist ein Pfropfcopolymer. Das Pfropfcopolymer umfasst ein polymeres Rückgrat. Das polymere Rückgrat umfasst eine zyklische aminhaltige Einheit. Das Pfropfcopolymer umfasst ferner eine erste Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die erste Seitenkette unter anderem eine säurehaltige Einheit umfasst. Das Pfropfcopolymer umfasst ferner eine zweite Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die zweite Seitenkette eine alkoxylierte Einheit umfasst. Hierin bereitgestellt ist ein weiteres Pfropfcopolymer. Das Pfropfcopolymer umfasst ein Polymerrückgrat. Das polymere Rückgrat umfasst eine quaternäre Ammoniumeinheit, die aus der Reaktion einer aminhaltigen Einheit und eines Alkylierungsmittels gebildet wird. Das Pfropfcopolymer umfasst ferner eine erste Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die erste Seitenkette unter anderem eine säurehaltige Einheit umfasst. Das Pfropfcopolymer umfasst ferner eine zweite Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die zweite Seitenkette eine alkoxylierte Einheit umfasst.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/611,479 , eingereicht am 28. Dezember 2017, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch die Bezugnahme aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Das technische Gebiet betrifft im Allgemeinen ein Pfropfcopolymer, das in der Lage ist, eine große Vielfalt an organischen und anorganischen Pigmenten zu dispergieren, um eine Pigmentdispersion zu bilden. Die Pigmentdispersion ist besonders nützlich zur Bildung einer wasserbasierten pigmentierten Beschichtungszusammensetzung.
HINTERGRUND
Es sind polymere Materialien bekannt, die effektiv Pigmente in Wasser und organischen Lösemitteln dispergieren und verwendet werden, um Pigmentdispersionen von einheitlicher Farbe zu bilden, die bei der Formulierung von wasserbasierten Beschichtungszusammensetzungen nützlich sind. Derartige Pigmentdispersionen finden beispielsweise breite Anwendung in der Außenbeschichtung von Automobilen und Lastwagen.
Ein Großteil der vergangenen Aktivitäten im Bereich der Pigmentdispergiermittel fand mit Random-Copolymeren statt, allerdings werden inzwischen derartige, relativ ineffizienten Materialien durch strukturierte Pigmentdispergiermittel ersetzt. Pfropfcopolymere bestehen im Allgemeinen aus einem Makromonomer, das auf ein Polymerrückgrat aufgepfropft ist und weisen entweder an dem Makromonomer, dem Rückgrat oder an beiden, eine oder mehrere als Pigmentverankerungsgruppen bekannte Gruppen auf, die dazu bestimmt sind, an der Oberfläche eines Pigmentteilchens zu adsorbieren und dadurch das Polymer auf der Pigmentoberfläche zu verankern.
Zwar deuten vergangene Arbeiten darauf hin, dass Pfropfcopolymere hervorragende Dispergiermittel sind, doch weisen die Pfropfcopolymere, die bestimmte Pigmentverankerungsgruppen enthalten, auch einige erhebliche Nachteile auf. Beispielsweise können die Pigmentverankerungsgruppen bestimmte Pigmenttypen nicht selektiv adsorbieren und/oder können durch polare Lösemittel oder andere polare Gruppen, die in einer Beschichtungszusammensetzung anwesend sind, von den Pigmentoberflächen verdrängt werden. Eine ineffektive Verankerung des Dispergiermittels auf der Oberfläche der Pigmentpartikel ist höchst unerwünscht, weil dies zulässt, dass die Pigmentpartikel ausflocken oder sich zusammenballen und letztendlich zu Beschichtungen von schlechter Farbqualität führen kann.
Daher ist es erstrebenswert, die Leistung von Pigmentdispergiermitteln zu verbessern, insbesondere von Dispergiermitteln, die bei der Dispergierung eines breiten Spektrums von Pigmenten eine erhöhte Effektivität aufweisen, beispielsweise in Beschichtungszusammensetzungen. Ferner dürften weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit diesem Hintergrund offensichtlich werden.
KURZDARSTELLUNG
Dies wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Hierin bereitgestellt ist ein Pfropfcopolymer. Das Pfropfcopolymer umfasst unter anderem ein polymeres Rückgrat. Das polymere Rückgrat umfasst unter anderem eine zyklische aminhaltige Einheit. Das Pfropfcopolymer umfasst ferner, unter anderem, eine erste Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die erste Seitenkette unter anderem eine säurehaltige Einheit umfasst. Das Pfropfcopolymer umfasst ferner, unter anderem, eine zweite Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die zweite Seitenkette unter anderem eine alkoxylierte Einheit umfasst.
Hierin bereitgestellt ist ein weiteres Pfropfcopolymer. Das Pfropfcopolymer umfasst unter anderem ein polymeres Rückgrat. Das polymere Rückgrat umfasst unter anderem eine quaternäre Ammoniumeinheit, die aus der Reaktion einer aminhaltigen Einheit und eines Alkylierungsmittels gebildet wird. Das Pfropfcopolymer umfasst ferner, unter anderem, eine erste Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die erste Seitenkette unter anderem eine säurehaltige Einheit umfasst. Das Pfropfcopolymer umfasst ferner, unter anderem, eine zweite Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die zweite Seitenkette unter anderem eine alkoxylierte Einheit umfasst.
Hierin bereitgestellt ist eine Beschichtungszusammensetzung. Die Beschichtungszusammensetzung umfasst unter anderem ein Pigment. Die Beschichtungszusammensetzung umfasst ferner, unter anderem, ein Pfropfcopolymer für die Dispergierung des Pigments. Das Pfropfcopolymer umfasst unter anderem ein polymeres Rückgrat. Das polymere Rückgrat umfasst unter anderem eine zyklische aminhaltige Einheit. Das Pfropfcopolymer umfasst ferner, unter anderem, eine erste Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die erste Seitenkette unter anderem eine säurehaltige Einheit umfasst. Das Pfropfcopolymer umfasst ferner, unter anderem, eine zweite Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die zweite Seitenkette unter anderem eine alkoxylierte Einheit umfasst. Die Beschichtungszusammensetzung umfasst unter anderem Wasser. Die Beschichtungszusammensetzung umfasst optional ferner, unter anderem, ein organisches Lösemittel, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine Wassermenge von mindestens 50 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewichtsprozent einer Kombination des Wassers und des organischen Lösemittels in der Beschichtungszusammensetzung bei Anwesenheit des organischen Lösemittels, umfasst.
Weitere Beispiele der vorliegenden Erfindung, die zur einfacheren Bezugnahme nummeriert sind, sind nachfolgend beschrieben:

Beispiel [1] Pfropfcopolymer, umfassend:
- ein polymeres Rückgrat, das eine zyklische aminhaltige Einheit umfasst;
- eine erste Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die erste Seitenkette eine säurehaltige Einheit umfasst; und
- eine zweite Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die zweite Seitenkette eine alkoxylierte Einheit umfasst.
Beispiel [2] Pfropfcopolymer nach Beispiel [1], wobei das Pfropfcopolymer ferner eine quaternäre Ammoniumeinheit umfasst.
Beispiel [3] Pfropfcopolymer nach Beispiel [2], wobei die quartenäre Ammoniumeinheit aus der Reaktion der zyklischen aminhaltigen Einheit und eines Alkylierungsmittels gebildet wird.
Beispiel [4] Pfropfcopolymer nach Beispiel [1] oder einem der Beispiele [2] bis [3], wobei die zyklische aminhaltige Einheit aus N-Vinylmidazol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Vinyl-Carbazol oder Kombinationen davon gebildet wird.
Beispiel [5] Pfropfcopolymer nach Beispiel [4], wobei die zyklische aminhaltige Einheit aus N-Vinylmidazol gebildet wird.
Beispiel [6] Pfropfcopolymer nach Beispiel [1] oder einem der Beispiele [2] bis [5], wobei die säurehaltige Einheit aus einem olefinisch ungesättigten säurehaltigen Makromonomer gebildet wird und das säurehaltige Makromonomer aus einem Reaktionsgemisch, das ein olefinisch ungesättigtes säurefunktionales Monomer umfasst, in Gegenwart eines katalytischen Kettenübertragungsmittels gebildet wird.
Beispiel [7] Pfropfcopolymer nach Beispiel [1] oder einem der Beispiele [2] bis [6], wobei die alkoxylierte Einheit aus einem olefinisch ungesättigten alkoxylierten Makromonomer gebildet wird, das ein Methoxypoly(ethylenglycol)monomethacrylat umfasst.
Beispiel [8] Pfropfcopolymer nach Beispiel [1] oder einem der Beispiele [2] bis [7], wobei das Pfropfcopolymer aus einem Reaktionsgemisch gebildet wird, umfassend:
- eine olefinisch ungesättigte zyklische aminhaltige Verbindung, wobei die olefinisch ungesättigte zyklische aminhaltige Verbindung die zyklische aminhaltige Einheit bildet.
- ein olefinisch ungesättigtes säurehaltiges Makromonomer mit einer gewichtsmittleren Molekülmasse von mindestens 500, wobei das olefinisch ungesättigte säurehaltige Makromonomer die säurehaltige Einheit bildet; und
- ein olefinisch ungesättigtes, alkoxyliertes Makromonomer mit einer gewichtsmittleren Molekülmasse von mindestens 250, wobei das olefinisch ungesättigte alkoxylierte Makromonomer die alkoxylierte Einheit bildet.
Beispiel [9] Pfropfcopolymer nach Beispiel [8], wobei die olefinisch ungesättigte zyklische aminhaltige Verbindung N-Vinylmidazol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Vinyl-Carbazol oder Kombinationen davon umfasst.
Beispiel [10] Pfropfcopolymer nach Beispiel [8] oder nach Beispiel [9], wobei das Reaktionsgemisch ferner ein olefinisch ungesättigtes aromatisches Monomer umfasst, um das polymere Rückgrat zu bilden.
Beispiel [11] Pfropfcopolymer nach Beispiel [10], wobei das olefinisch ungesättigte aromatische Monomer aus der Gruppe der Benzyl(meth)acrylate, Phenyl(meth)acrylate, Phenoxyethyl(meth)acrylate, Styrole, A-Methylstyrole und Kombinationen davon ausgewählt ist.
Beispiel [12] Pfropfcopolymer nach Beispiel [8] oder einem der Beispiele [9] bis [11], wobei das Reaktionsgemisch ferner 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat oder Kombinationen davon umfasst.
Beispiel [13] Pfropfcopolymer, umfassend:
- ein polymeres Rückgrat, das eine quaternäre Ammoniumeinheit umfasst, die aus der Reaktion einer aminhaltigen Einheit und eines Alkylierungsmittels gebildet wird;
- eine erste Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die erste Seitenkette eine säurehaltige Einheit umfasst; und
- eine zweite Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die zweite Seitenkette eine alkoxylierte Einheit umfasst.
Beispiel [14] Pfropfcopolymer nach Beispiel [14], wobei die quartenäre Ammoniumeinheit bei der Reaktion der aminhaltigen Einheit und des Alkylierungsmittels gebildet wird, nachdem die aminhaltige Einheit in das polymere Rückgrat einpolymerisiert wurde. Beispiel [15] Pfropfcopolymer nach Beispiel [13] oder nach Beispiel [14], wobei die aminhaltige Einheit aus N-Vinylmidazol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Vinyl-Carbazol oder Kombinationen davon gebildet wird.
Beispiel [16] Pfropfcopolymer nach Beispiel [13] oder einem der Beispiele [14] bis [15], wobei die säurehaltige Einheit aus einem olefinisch ungesättigten säurehaltigen Makromonomer gebildet wird und das säurehaltige Makromonomer aus einem Reaktionsgemisch, das ein olefinisch ungesättigtes säurefunktionales Monomer umfasst, in Gegenwart eines katalytischen Kettenübertragungsmittels gebildet wird.
Beispiel [17] Pfropfcopolymer nach Beispiel [13] oder einem der Beispiele [14] bis [16], wobei die alkoxylierte Einheit aus einem olefinisch ungesättigten alkoxylierten Makromonomer gebildet wird, das ein Poly(ethylenglycol)mono(meth)acrylat umfasst. Beispiel [18] Pfropfcopolymer nach Beispiel [13] oder einem der Beispiele [14] bis [17], wobei das Pfropfcopolymer aus einem Reaktionsgemisch gebildet wird, umfassend:
- eine olefinisch ungesättigte aminhaltige Verbindung, wobei die olefinisch ungesättigte aminhaltige Verbindung die aminhaltige Einheit bildet.
- ein olefinisch ungesättigtes säurehaltiges Makromonomer mit einer gewichtsmittleren Molekülmasse von mindestens 500, wobei das olefinisch ungesättigte säurehaltige Makromonomer die säurehaltige Einheit bildet; und
- ein olefinisch ungesättigtes, alkoxyliertes Makromonomer mit einer gewichtsmittleren Molekülmasse von mindestens 250, wobei das olefinisch ungesättigte alkoxylierte Makromonomer die alkoxylierte Einheit bildet.
Beispiel [19] Pfropfcopolymer nach Beispiel [18], wobei die olefinisch ungesättigte aminhaltige Verbindung N-Vinylmidazol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Vinyl-Carbazol oder Kombinationen davon umfasst.
Beispiel [20] Pfropfcopolymer nach Beispiel [18] oder nach Beispiel [19], wobei das Reaktionsgemisch ferner ein olefinisch ungesättigtes aromatisches Monomer umfasst, um das polymere Rückgrat zu bilden.
Beispiel [21] Pfropfcopolymer nach Beispiel [20], wobei das olefinisch ungesättigte aromatische Monomer aus der Gruppe der Benzyl(meth)acrylate, Phenyl(meth)acrylate, Phenoxyethyl(meth)acrylate, Styrole, A-Methylstyrole und Kombinationen davon ausgewählt ist.
Beispiel [22] Pfropfcopolymer nach Beispiel [18] oder einem der Beispiele [19] bis [21], wobei das Reaktionsgemisch ferner 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat oder Kombinationen davon umfasst.
Beispiel [23] Beschichtungszusammensetzung, umfassend:
- ein Pigment;
- ein Pfropfcopolymer für das Dispergieren des Pigments, das Pfropfcopolymer umfassend; ein polymeres Rückgrat, das eine zyklische aminhaltige Einheit umfasst; eine erste Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die erste Seitenkette eine säurehaltige Einheit umfasst, und eine zweite Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die zweite Seitenkette eine alkoxylierte Einheit umfasst;
- Wasser; und
- optional ein organisches Lösemittel, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine Wassermenge von mindestens 50 Gew.%, bezogen auf ein Gesamtgewichtsprozent einer Kombination des Wassers und des organischen Lösemittels in der Beschichtungszusammensetzung bei Anwesenheit des organischen Lösemittels, umfasst.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung ist nur exemplarischer Natur und soll nicht die hierin beschriebenen Beschichtungszusammensetzungen einschränken. Außerdem besteht nicht die Absicht, an die Theorien gebunden zu sein, die im vorstehendem Hintergrund oder in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung dargestellt sind.
Auch dient die Verwendung von „eine“ oder „einen“ der Beschreibung von hierin dargestellten Elementen und Komponenten. Dies geschieht lediglich aus Bequemlichkeitsgründen und um einen allgemeinen Eindruck des Umfangs der Offenbarung zu vermitteln. Diese Beschreibung sollte so gelesen werden, dass sie eine oder mindestens eine enthält, und der Singular umfasst auch den Plural, sofern im Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Die Verwendung von numerischen Werten in den verschiedenen Bereichen, die in dieser Anmeldung genannt sind, werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, als Näherungswerte genannt, als ob den Minimal- und Maximalwerten innerhalb der angegebenen Bereiche das Wort „ungefähr“ vorangestellt wäre. Auf diese Weise können geringfügige Abweichungen oberhalb und unterhalb der angegebenen Bereiche verwendet werden, um im Wesentlichen die gleichen Ergebnisse zu erzielen wie Werte innerhalb der Bereiche. Die Offenbarung dieser Bereiche soll auch ein kontinuierlicher Bereich sein, der jeden Wert zwischen den Minimal- und Maximalwerten einschließt.
Wie hierin verwendet, bedeutet „M_w“ gewichtsmittlere Molekülmasse und „M_n“ bedeutet zahlenmittlere Molekülmasse. Die Einheiten für alle angegebenen Werte oder Bereiche sind in Dalton. Die Molekülmassen werden über Gelpermeationschromatographie (GPC) unter Verwendung eines Polystyrolstandards bestimmt. Bei Ausführungsformen mit der quaternären Ammoniumeinheit kann die gewichtsmittlere Molekülmasse vor der Alkylierung des Pfropfcopolymers bestimmt werden.
Der Begriff „Makromonomer“ bedeutet ein Polymer mit mindestens zwei Wiederholungseinheiten und einer olefinisch ungesättigten Einheit (z. B. eine ethylenisch ungesättigte Einheit), die durch freie radikalische Polymerisationsverfahren polymerisiert werden kann. In einigen Ausführungsformen kann die ethylenisch ungesättigte Einheit eine endständige olefinisch ungesättigte Einheit sein. Geeignete Makromonomere können in einigen Ausführungsformen eine M_w im Bereich von etwa 500 bis etwa 50.000 aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann die M_w des Makromonomers im Bereich von etwa 500 bis etwa 40.000 liegen, und in anderen Ausführungsformen kann die M_w des Makromonomers im Bereich von etwa 500 bis etwa 30.000 liegen. Bei der Polymerisation des Makromonomers mit anderen olefinisch ungesättigten Monomeren wird der olefinisch ungesättigte Abschnitt des Makromonomers Teil des Rückgrats des Pfropfpolymers, und das Übrige des Makromonomers bildet die Seitenkette des Pfropfcopolymers.
Der Begriff „Einheit“ bedeutet zumindest irgendeinen Abschnitt einer Verbindung, eines Monomers, eines Oligomers, eines Makromonomers, eines Präpolymers oder eines Polymers. Die Verbindung, das Monomer, Oligomer, Makromonomer oder Präpolymer kann zur Bildung eines Polymers mit weiterhin anwesender Einheit polymerisiert werden, wenn auch mindestens ein Abschnitt der Verbindung, des Monomers, des Oligomers, des Makromonomers oder des Präpolymers in die Polymerstruktur aufgenommen ist.
Hierin bereitgestellt ist ein Pfropfcopolymer. Das Pfropfcopolymer kann in ein Dispergiermittel zur Dispergierung eines Pigments aufgenommen werden. Das Pfropfcopolymer umfasst ein polymeres Rückgrat, eine Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist und eine zweite Seitenkette, die auch an das polymere Rückgrat gebunden ist. Das polymere Rückgrat umfasst eine aminhaltige Einheit. Die erste Seitenkette umfasst eine säurehaltige Einheit und die zweite Seitenkette umfasst eine alkoxylierte Einheit (d.h. eine alkoxyhaltige Einheit). Das Pfropfcopolymer kann aus einem Reaktionsgemisch gebildet werden, das eine olefinisch ungesättigte aminhaltige Verbindung umfasst, wobei die olefinisch ungesättigte aminhaltige Verbindung die aminhaltige Einheit bildet. In bestimmten Ausführungsformen ist die olefinisch ungesättigte aminhaltige Verbindung ferner definiert als eine olefinisch ungesättigte zyklische aminhaltige Verbindung, sodass die olefinisch ungesättigte zyklische aminhaltige Verbindung die zyklische aminhaltige Einheit bildet. Das Reaktionsgemisch kann ferner eine olefinisch ungesättigte aminhaltige Verbindung umfassen, wobei die olefinisch ungesättigte aminhaltige Verbindung die säurehaltige Einheit bildet. Das Reaktionsgemisch kann ferner eine olefinisch ungesättigte alkoxylierte Verbindung umfassen, wobei die olefinisch ungesättigte alkoxylierte Verbindung die alkoxylierte Einheit bildet.
Die aminhaltige Einheit kann mindestens irgendein Abschnitt einer Verbindung, eines Monomers, eines Oligomers, eines Makromonomers, eines Präpolymers oder eines Polymers, einschließlich einer Amingruppe, sein. Die Amingruppe kann eine primäre Amingruppe, eine sekundäre Amingruppe, eine tertiäre Amingruppe oder Kombinationen davon sein. In bestimmten Ausführungsformen ist die Amingruppe eine tertiäre Amingruppe. Wie ausführlicher nachfolgend beschrieben, kann eine tertiäre Amingruppe direkt alkyliert werden, wobei die primären und sekundären Amingruppen zusätzliche Schritte bei der Alyklierung der Amine erfordern.
In bestimmten Ausführungsformen ist die aminhaltige Einheit ferner als eine zyklische aminhaltige Einheit definiert. Die zyklische aminhaltige Einheit kann eine polare heterocyclische Gruppe mit einem 5- oder 6-gliedrigen Ring umfassen, der ein Ringstickstoffatom aufweist. Die polare heterocyclische Gruppe kann mehr als ein Stickstoffatom als Teil des Rings enthalten und kann auch ein Schwefel- und/oder Sauerstoffatom in dem Ring enthalten. Die polare heterocyclische Gruppe kann eine mononukleare oder eine dinukleare Gruppe sein, wobei der vorstehend genannte 5- oder 6-gliedrige Ring mindestens einer der Ringe sein muss. Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff „mononuklear“ einen einzelnen 5- oder 6-gliedrigen Ring und der Begriff „dinuklear“ bezeichnet einen 5- oder 6-gliedrigen Ring, der an einen weiteren 5- oder 6-gliedrigen Ring anelliert ist. In bestimmten Ausführungsformen ist die polare heterocyclische Gruppe eine mononukleare heterocyclische Gruppe. Beispiele für geeignete heterozyklische Gruppen umfassen unter anderem Triazol-, Pyrimidin-, Imidazol-, Pyridin-, Morpholin-, Pyrrolidin-, Piperazin-, Piperidin-, Benzimidazol-, Benzothiazol- und Triazin-Gruppen. Diese Gruppen können unsubstituiert sein oder Substituenten aufweisen, wie beispielsweise Alkyl-, Aryl-, Halogen- und Alkoxy-Gruppen. In bestimmten Ausführungsformen umfassen die heterozyklischen Gruppen durch Niederalkyl substituierte Imidazolderivate, wie etwa 2-Methylimidazol und 4-Methylimidazol.
Die zyklische aminhaltige Verbindung, die die zyklische aminhaltige Einheit bilden kann, kann irgendein olefinisch ungesättigtes Monomer, das eine vorstehend definierte polare heterocyclische Gruppe umfasst, sein. Beispiele für geeignete olefinisch ungesättigte Monomere können unter anderem 1-Vinylimidazol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin und Vinyl-Carbazol umfassen.
Die zyklische aminhaltige Verbindung kann auch eine vorreagierte Verbindung sein, die eine oben definierte polare heterocyclische Gruppe aufweist. Zum Beispiel kann sie das Reaktionsprodukt eines epoxyfunktionelles ungesättigtes Monomers, wie Glycidyl(meth)acrylat, oder eines isocyanatfunktionelles Monomers, wie Isocyanatoethyl(meth)acrylat, mit einer heterozyklischen funktionellen Verbindung, die mit der Epoxy-Gruppe oder einer Isocyanat-Gruppe reagieren kann, sein. Die Epoxy-Gruppe oder Cyanat-Gruppen können zum Beispiel mit einer heterozyklischen Verbindung, wie - NH-, -NH₂, -COOH und -SH, die ein aktives Wasserstoffatom aufweist, umgesetzt werden. Beispiele für heterozyklische Verbindungen mit einem aktiven H-Atom sind Pyrrolidin, Morpholin, Piperidin, Imidazol, Piperazin, 2-Mercaptobenzthiazol, 1,2,4-Triazol und Pyrazol.
Die zyklische aminhaltige Verbindung, die zu verwenden ist, um die vorstehend definierte polare heterozyklische Gruppe in das polymere Rückgrat einzubinden, umfasst auch jene im Rückgrat polymerisierten Monomere, die anschließend mit der vorstehend definierten polaren heterocyclischen Gruppe modifiziert werden. Die heterocyclische Gruppe kann anschließend indirekt z. B. über Urethan- und/oder Harnstoffverknüpfungen eingebunden werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann N-(3-Aminopropyl)imidazol mit Isophorondiisocyanat auf Molarbasis umgesetzt werden, um einen intermediären imidazolfunktionellen Harnstoff mit einer nicht umgesetzten isocyanatfunktionellen Gruppe zu bilden, die in einem nachfolgenden Schritt mit Aminogruppen eines polymerisierten Monomers im polymeren Rückgrat zur Reaktion gebracht werden kann. Die aminofunktionelle Gruppe kann durch die Copolymerisation z. B. des T-butylaminoethylmethacrylats gewonnen werden. Das isocyanatfunktionelle heterozyklische Harnstoff-Zwischenprodukt kann auch zur Reaktion mit einer HydroxyGruppe am polymeren Rückgrat gebracht werden, um eine Urethanverknüpfung zu bilden. Heterozyklische funktionelle Zwischenprodukte mit einer isocyanatfunktionellen Gruppe können auch durch Umsetzung von hydroxyfunktionellen heterozyklischen Derivaten, wie zum Beispiel 2-Hydroxyethylmorpholin, mit Di- und/oder Polyisocyanaten gebildet werden.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst die aminhaltige Verbindung ein aminfunktionelles Monomer und kann die aminhaltige Einheit bilden. Beispiele für geeignete aminfunktionelle Monomere umfassen unter anderem N,N-Dimethylaminoethylacrylat, N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat, N,N-Diethylaminoethylacrylat, N,N-Diethylaminoethylmethacrylat, N-t-Butylaminoethylmethacrylat, N-t-Butylaminoethylacrylat, 2-N-Morpholinoethylacrylat, 2-N-Morpholinoethylmethacrylat oder Kombinationen davon. Beispiele für geeignete zyklische unaminfunktionelle Monomere können unter anderem 1-Vinylimidazol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin Vinyl-Carbazol oder Kombinationen davon umfassen. Alternativ, kann die aminhaltige Einheit durch Umsetzung einer Aminverbindung mit einem Monomer oder Copolymer, die Epoxy-Gruppen aufweisen, gewonnen werden. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die aminhaltige Einheit aus N-Vinylmidazol gebildet.
Das Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers kann eine aminhaltige Verbindung in einer Menge zwischen etwa 0,1 bis etwa 50, alternativ zwischen etwa 1 bis etwa 30 oder alternativ zwischen etwa 5 bis etwa 15 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht einer Kombination der Monomere und Makromonomere im Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers, umfassen.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das polymere Rückgrat eine quaternäre Ammoniumeinheit, die aus einer Reaktion der aminhaltigen Einheit und eines Alkylierungsmittels, organischen Säuren oder Kombinationen davon gebildet wird. Die aminhaltige Einheit, die aus der aminhaltigen Verbindung gebildet wurde, umfassend N-Vinylmidazol und etwaige der oben aufgeführten aminfunktionellen Monomere, kann quaternisiert werden, um das polymere Rückgrat einschließlich quaternärer Ammoniumeinheiten zu bilden. Die quaternäre Ammoniumeinheit kann mindestens irgendein Abschnitt einer Verbindung, eines Monomers, eines Oligomers, eines Makromonomers, eines Präpolymers oder eines Polymers, einschließlich einer quaternären Ammoniumgruppe, sein. Quaternäre Ammoniumeinheiten können gebildet werden, indem die Amingruppen mit dem Alkylierungsmittel, der organischen Säure oder einer Kombination davon zusammengebracht werden. Es ist zu beachten, dass die Alkylierung der Amingruppe vor oder nach der Polymerisierung der Verbindung mit der Amingruppe in das polymere Rückgrat, stattfinden kann. In bestimmten Ausführungsformen wird die quartenäre Ammoniumeinheit aus der Reaktion der aminhaltigen Einheit und des Alkylierungsmittels, nachdem die aminhaltige Einheit in das polymere Rückgrat einpolymerisiert wurde, gebildet. In einigen Ausführungsformen können nicht mehr als 10 Prozent, nicht mehr als 20 Prozent oder nicht mehr als 50 Prozent der aminhaltigen Einheiten zu quaternären Ammoniumeinheiten umgewandelt werden. In weiteren Ausführungsformen können bis zu 100 Prozent der aminhaltigen Einheiten zu quaternären Ammoniumeinheiten umgewandelt werden. Beispiele für geeignete Alkylierungsmittel sind unter anderem Aralkylhalid, Alkylhalid, Alkylarylsulfonat, Trialkylphosphathalogenide, Benzylchlorid, Methyl-p-toluolsulfonat (MTS), Dimethylsulfat oder Kombinationen davon. Geeignete organische Säuren sind zum Beispiel Säuren mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen. In einigen Ausführungsformen kann die organische Säure mindestens 6 Kohlenstoffatome enthalten und in weiteren Ausführungsformen kann die organische Säure mindestens 8 Kohlenstoffatome enthalten. Die Säuren umfassen beispielsweise, unter anderem, Essigsäure, Dekansäure, Kapronsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure oder eine Kombination davon. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Alkylierungsmittel Methyl p-Toluolsulfonat (MTS). Das Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers kann ein Alkylierungsmittel in einer Menge zwischen etwa 0,1 bis etwa 30, alternativ zwischen etwa 0,5 bis etwa 15 oder alternativ zwischen etwa 1 bis etwa 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht einer Kombination der Monomere und Makromonomere im Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers (d.h. ohne die Katalysatoren), umfassen.
Die säurehaltige Einheit kann mindestens irgendeinen Abschnitt einer Verbindung, eines Monomers, eines Oligomers, eines Makromonomers, eines Präpolymers oder eines Polymers, einschließlich einer Amingruppe, sein. Die säurehaltige Einheit kann aus einem olefinisch ungesättigten Makromonomer gebildet werden. Das säurehaltige Makromonomer kann eine gewichtsmittlere Molekülmasse von mindestens 500, alternativ zwischen etwa 500 bis etwa 20.000 oder alternativ zwischen etwa 500 bis etwa 10.000 aufweisen. Verfahren zur Bildung des säurehaltigen Makromonomers können unter anderem Gruppentransferpolymerisation, Reversible Additions-Fragmentierungs Kettenübertragungs-Polymerisation, Atom-Transfer-Radikal-Polymerisation und Endgruppenmodifikation umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Verfahren ein Makromonomer bilden, das eine entständige ethylenisch ungesättigte Einheit aufweist, die mit dem Reaktionsgemisch, umfassend ferner mindestens die aminhaltige Einheit (z. B. N-Vinylmidazol), polymerisieren kann, um das Pfropfcopolymer mit der ersten Seitenkette, die an das polymere Rückgrat an einem einzigen Endpunkt gebunden ist, zu bilden.
Das säurehaltige Makromonomer kann in Gegenwart eines katalytischen Kettenübertragungsmittels aus einem Reaktionsgemisch, das ein olefinisch ungesättigtes säurefunktionales Monomer umfasst, gebildet werden. Das katalytische Kettenübertragungsmittel kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass das säurehaltige Makromonomer nur eine entständige olefinisch ungesättigte Gruppe aufweist, die mit dem Reaktionsgemisch, das mindestens eines der Monomere des Polymerrückgrats umfasst, polymerisieren kann. In bestimmten Ausführungsformen wird das Makromonomer in Gegenwart eines freien Initiatorradikals und eines katalytischen Kettenübertragungsmittels wie beispielsweise eines Cobalt-Kettenübertragungsmittels polymerisiert.
In verschiedenen Ausführungsformen werden die Monomere in einem ersten Schritt des Prozesses zur Herstellung eines säurehaltigen Makromonomers mit einem inerten organischen Lösemittel, das wassermischbar oder wasserdispergierbar ist, und dem Kettenübertragungsmittel, wie zum Beispiel das Cobalt-Kettenübertragungsmittel, vermischt und bis zur Rückflusstemperatur des Reaktionsgemisches erhitzt. In den nachfolgenden Schritten werden zusätzliche Monomere, das Kettenübertragungsmittel und der freie Radikalinitiator hinzugefügt, und die Polymerisation wird fortgesetzt, bis ein Makromonomer gewünschter Molekülmasse gebildet ist.
Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Cobalt-Kettenübertragungsmittel umfassen unter anderem Co (II)- oder Co (in)-Chelat-Kettenübertragungsmittel. Weitere nicht einschränkende Beispiele geeigneter Cobalt-Kettenübertragungsmittel sind in der US-Patentschrift 4,680,352 und in der US-Patentschrift 4,722,984 beschrieben. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Cobalt-Kettenübertragungsmittel Pentacyanocobaltat (II oder III), Diaqua-bis(borondifluorodimethyl-glyoximat)cobaltat (II oder III), Diaqua-bis(borondifluorphenylglyoximat)cobaltat (II oder III) oder Kombinationen davon. Die verwendete Menge des Kettenübertragungsmittel kann zwischen etwa 5 bis etwa 1000 ppm bezogen auf die Gesamtmenge aller Monomere, die zur Bildung des säurehaltigen Makromonomers eingesetzt werden, betragen.
Nicht einschränkende Beispiele für geeignete freie Radikalinitiatoren umfassen unter anderem Azoinitiatoren wie zum Beispiel 2,2'-Azobis(2,4-Dimethylpentannitril), 2,2'-Azobis (2,4-Methylpropannitril), 2,2'-Azobis(2-Methylbutannitril), 1,1'-Azo(cyclohexancarbonitril), 4,4'-Azobis(4-cyanopentanoische)säure oder Kombinationen davon. Die verwendete Menge an freien Radikalinitiatoren kann zwischen etwa 0,5 bis etwa 5 Gew.% bezogen auf ein Gesamtgewicht der Monomere, die zur Bildung des säurehaltigen Makromonomers eingesetzt werden, betragen.
Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Lösemittel, die zur Bildung von säurehaltigen Makromonomeren eingesetzt werden können, umfassen Aromate, Aliphate, Ketone, wie Methylethylketon, Isobutylketon, Ethylamylketon, Aceton, Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n-Butanolisopropanolester, wie Ethylacetat, Glykole, wie Ethylenglykolpropylenglykolether, wie Tetrahydrofuran, Ethylenglykolmonobutylether oder Kombinationen davon.
Das säurehaltige Makromonomer kann nach seiner Bildung und vor der Polymerisation mit den Monomeren des Polymerrückgrats neutralisiert werden. Die Neutralisation des säurehaltigen Makromonomers vor der Polymerisation mit den Monomeren des Polymerrückgrats kann die interne Salzbildung mit basischen Gruppen, z. B. Amino- oder Imidazolgruppen, während der Polymerisation des säurehaltigen Makromonomers mit den Monomeren des Polymerrückgrats verhindern. Die Salzbildung kann zu einer unerwünschten Erhöhung der Viskosität eines entstehenden Dispergiermittels, einschließlich des Pfropfcopolymers, führen. Beispiele für geeignete Neutralisationsmittel von Säuregruppen umfassen unter anderem anorganische Basen, wie Ammoniumhydroxid, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid, organische Amine, wie Aminomethylpropanol, Aminoethylpropanol, Dimethylethanolamin, Triethylamin, Dimethylethanolamin, Triethanolamin, Dimethylaminomethylpropanol und Aminomethylpropanol oder Kombinationen davon. In bestimmten Ausführungsformen ist das Amin Aminomethylpropanol und die anorganische Base Ammoniumhydroxid.
Das säurehaltige Makromonomer kann durch Polymerisation eines Reaktionsgemisches gebildet werden, das ein säurefunktionelles olefinisch ungesättigtes Monomer, optional ein hydroxyfunktionelles olefinisch ungesättigtes Monomer und optional ein olefinisch ungesättigtes Monomer, das sich von einem hydroxyfunktionellen ungesättigten Monomer und einem säurefunktionellen ungesättigten Monomer unterscheidet, umfasst. Die Menge des säurefunktionellen olefinisch ungesättigten Monomers im Reaktionsgemisch kann zwischen etwa 5 bis 100 Gew.% bezogen auf das Gewicht aller im Reaktionsgemisch zur Bildung des säurehaltigen Makromonomers vorhandenen Monomere betragen. In bestimmten Ausführungsformen kann das säurehaltige Makromonomer mittels Polymerisation eines Reaktionsgemisches gebildet werden, welches das säurefunktionelle olefinisch ungesättigte Monomer in einer Menge zwischen etwa 10 bis etwa 80 Gew.%, das hydroxyfunktionelle ungesättigte Monomer in einer Menge zwischen 0 bis etwa 60 Gew.% und das olefinisch ungesättigte Monomer, das sich von einem hydroxyfunktionellen ungesättigten Monomer und einem säurefunktionellen ungesättigten Monomer unterscheidet, in einer Menge zwischen 0 bis etwa 90 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht aller im Reaktionsgemisch zur Bildung des säurehaltigen Makromonomers enthaltenen Monomere, umfasst.
Nicht einschränkende Beispiele für geeignete säurefunktionelle olefinisch ungesättigte Monomere umfassen olefinisch ungesättigte Carbonsäuren, Phosphonsäuren, Phosphorsäuren und Sulfonsäuren. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete olefinisch ungesättigte Carbonsäuren sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure und Isocrotonsäure. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete olefinisch ungesättigte Phosphor-, Phosphon- und Sulfonsäure sind Styrolsulfonsäure, Acrylamidomethylpropansulfonsäure, Methacryloxyethylphosphatvinylphosphonsäure und dergleichen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das säurefunktionelle olefinisch ungesättigte Monomer Acrylsäure, Methacrylsäure oder eine Kombination davon. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das säurefunktionelle olefinisch ungesättigte Monomer Methacrylsäure.
Nicht einschränkende Beispiele für geeignete hydroxyfunktionelle olefinisch ungesättigte Monomere sind Hydroxyalkylester von alpha-, beta-olefinisch ungesättigten Monocarbonsäuren mit primären oder sekundären Hydroxylgruppen. Weitere nicht einschränkende Beispiele umfassen Hydroxyalkylester von Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure und/oder Itaconsäure. Die Hydroxyalkylradikale können beispielsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatome oder alternativ 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Hydroxyalkylester von alpha, beta-olefinisch ungesättigten Monocarbonsäuren mit primären Hydroxylgruppen sind 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 3 -Hydroxypropyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutyl(meth)acrylat, 5-Hydroxyamyl(meth)acrylat, 6-Hydroxyhexyl(meth)acrylat oder Kombinationen davon. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Hydroxyalkylester mit sekundären Hydroxylgruppen sind 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 2-Hydroxybutyl(meth)acrylat, 3-Hydroxybutyl(meth)acrylat oder Kombinationen davon. Weitere hydroxyfunktionelle olefinisch ungesättigte Monomere, die verwendet werden können, sind Reaktionsprodukte von alpha, beta-ungesättigten Monocarbonsäuren mit Glycidylestern von gesättigten Monocarbonsäuren, die in alpha-Position verzweigt sind, z. B. mit Glycidylestern von gesättigten alpha-Alkylalkan-Monocarbonsäuren oder alpha, alpha‘-Dialkylalkan-Monocarbonsäuren. In bestimmten Ausführungsformen sind dies die Reaktionsprodukte von (Meth)acrylsäure mit Glycidylestern von gesättigten alpha, alpha‘-Dialkylalkanmonocarbonsäuren, die im Molekül 7 bis 13 Kohlenstoffatomen oder alternativ 9 bis 11 Kohlenstoffatome aufweisen. Weitere hydroxyfunktionelle ungesättigte Monomere sind mit Polyethylenoxid und/oder mit Polypropylenoxid modifizierte (Meth)acrylate. In beispielhaften Ausführungsformen umfassen die hydroxyfunktionellen olefinisch ungesättigten Monomere Hydroxyalkylester der Acrylsäure und Methacrylsäure.
Nicht einschränkende Beispiele für geeignete weitere olefinisch ungesättigte Monomere umfassen Monomere, die neben einer olefinischen Doppelbindung weitere funktionelle Gruppen enthalten können oder neben einer olefinischen Doppelbindung keine weiteren funktionellen Gruppen enthalten können. Beispiele für geeignete ethylenisch ungesättigte Monomere, die neben einer olefinischen Doppelbindung keine weiteren funktionellen Gruppen enthalten, sind Ester von olefinisch ungesättigten Carbonsäuren. Dies können Ester von olefinisch ungesättigten Carbonsäuren mit aliphatischen, aromatischen und/oder cycloaliphatischen Alkoholen sein. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete olefinisch ungesättigte Carbonsäuren sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure oder Kombinationen davon. Die Alkohole können aliphatische einwertige, verzweigte oder unverzweigte Alkohole mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen im Molekül sein. Die Ester in bestimmten Ausführungsformen können Ester der Acryl- und Methacrylsäure mit aliphatischen Alkoholen, z. B. Methylacrylat, Ethylacrylat, Isopropylacrylat, tert-Butylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Laurylacrylat, Stearylacrylat und die entsprechenden Methacrylate sein.
Die Alkohole können auch aromatische oder cycloaliphatische einwertige, verzweigte oder unverzweigte Alkohole mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen im Molekül sein. In bestimmten Ausführungsformen ist der Alkohol ein Aromat. Die Substituenten umfassen, als nicht einschränkende Beispiele, zwischen einer und drei Alkylgruppen und bei den Ausführungsformen jene, die zwischen 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen. Nicht einschränkende Beispiele für (Meth)acrylate mit aromatischen oder cycloaliphatischen Alkoholen umfassen Benzyl(meth)acrylat, Phenoxyethyl(meth)acrylat, Phenyl(meth)acrylat, Cyclohexyacrylat, Trimethylcyclohexylacrylat, 4-tert-Butylcyclohexylacrylat, Isobornyl acryl at und die entsprechenden Methacrylate. Die aliphatischen und cycloaliphatischen(Meth)acrylate können auch durch Heteroatome enthaltende Gruppen wie Halogene und Ether substituiert sein.
Weitere nicht einschränkende Beispiele für geeignete Monomere sind Vinylester, z. B. Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylsilane und Vinylester von gesättigten Monocarbonsäuren, die in alpha-Stellung verzweigt sind, z. B. Vinylester von gesättigten alpha,alpha‘-Dialkylalkanmonocarbonsäuren und Vinylester von gesättigten alpha-Alkylalkanmonocarbonsäuren mit jeweils 5 bis 13 Kohlenstoffatomen oder alternativ mit 9 bis 11 Kohlenstoffatomen im Molekül.
Weitere nicht einschränkende Beispiele für geeignete olefinisch ungesättigte Monomere, die neben einer olefinischen Doppelbindung weitere funktionelle Gruppen enthalten, sind Acetoacetat und silanfunktionelle ungesättigte Monomere, wie Acetoacetoxyethyl(meth)acrylat, und Methacryloxyethyltrialkoxysilane.
Außerdem ist die Verwendung von olefinisch ungesättigten Monomeren mit mehr als 1, z. B. 2, olefinischen Doppelbindungen im Molekül möglich. Davon kann Gebrauch gemacht werden, um die Verzweigung zu erhöhen und/oder die molekulare Masse zu erhöhen. Jedoch muss die Konzentration dieser Gruppen begrenzt werden, um ein Gelieren zu verhindern.
In Ausführungsformen ist das säurehaltige Makromonomer im Wesentlichen frei von Monomeren mit basischen Gruppen, wie z. B. Aminogruppen, wie z. B. Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat und t-Butylaminoethylmethacrylat, um eine in-situ Salzbildung während der Polymerisation zu vermeiden.
In bestimmten Ausführungsformen wird das säurehaltige Makromonomer durch Polymerisation eines Reaktionsgemisches, das (Meth)acrylsäure in einer Menge zwischen etwa 5 bis 100, alternativ zwischen etwa 10 bis etwa 80 oder alternativ zwischen etwa 15 bis etwa 60 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im Reaktionsgemisch zur Bildung des säurehaltigen Makromonomers enthaltenen Monomere, enthält, hergestellt. Das Reaktionsgemisch kann ferner einen hydroxyfunktionellen (Meth)acrylsäureester in einer Menge zwischen 0 bis etwa 80, alternativ zwischen 0 bis etwa 60 oder alternativ zwischen 0 bis etwa 40 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht aller Monomere im Reaktionsgemisch zur Bildung des säurehaltige Makromonomers umfassen. Das Reaktionsgemisch kann ferner weitere (Meth)acrylsäureester in einer Menge zwischen 0 bis etwa 95, alternativ zwischen 0 bis etwa 90 oder alternativ zwischen 0 bis etwa 85 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht aller Monomere im Reaktionsgemisch zur Bildung des säurehaltigen Makromonomers, umfassen. Es ist zu beachten, dass die Einbindung der anderen Monomere in das säurehaltige Makromonomer die Säurefunktionalität des säurehaltigen Makromonomers nicht wesentlich beeinflussen sollte.
Das Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers kann ein säurehaltiges Makromonomer in einer Menge zwischen etwa 10 bis etwa 50, alternativ zwischen etwa 15 bis etwa 45 oder alternativ zwischen etwa 20 bis etwa 40 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht einer Kombination der Monomere und Makromonomere im Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers, umfassen.
Die alkoxylierte Einheit kann mindestens irgendeinen Abschnitt einer Verbindung, eines Monomers, eines Oligomers, eines Makromonomers, eines Präpolymers oder eines Polymers, einschließlich einer Alkoxygruppe, sein. Die alkoxylierte Einheit kann aus einem olefinisch ungesättigten alkoxylierten Makromonomer gebildet werden. Das alkoxylierte Makromonomer kann eine gewichtsmittlere Molekülmasse von mindestens 250, alternativ zwischen etwa 250 bis etwa 10.000 oder alternativ zwischen etwa 500 bis etwa 5.000 oder alternativ zwischen etwa 500 bis etwa 3.000 aufweisen. Das alkoxylierte Makromonomer kann aus hydrophilem Poly(alkylenglykol) gebildet werden, das ethylenisch ungesättigte Makromonomere mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen in jeder Alkylengruppe enthält, die gleich oder verschieden sein können. Das alkoxylierte Makromonomer kann nur eine terminale Doppelbindung, die zusammen mit der olefinisch ungesättigten aminhaltigen Verbindung und dem olefinisch ungesättigten säurehaltigen Makromonomer in das polymere Rückgrat des Pfropfcopolymers einpolymerisiert ist, aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen ist das alkoxylierte Makromonomer ein Polyethylen und/oder propylenglykol) enthaltendes (Meth)acrylmakromonomer. Dieses Makromonomer wird typischerweise durch das Polymeriseren eines Reaktionsgemisches, das ein nichtionisches Alkylenoxidmonomer oder mehrere davon umfasst, in Gegenwart eines ethylenisch ungesättigten Säuremonomers, wie z.B. (Meth)acrylsäure, gebildet. Das alkoxylierte Makromonomer kann eine Hydroxygruppe am Terminus gegenüber der polymerisierfähigen Doppelbindung umfassen, um eine weitere reaktive Stelle bereitzustellen, die vom polymeren Rückgrat getrennt ist und in der Lage ist, mit den in der Beschichtungszusammensetzung anwesenden filmbildenden Komponenten zu reagieren, wodurch das Pfropfcopolymer wiederum zu einem festen Bestandteil des endgültigen Filmgeflechts wird. Es ist zu beachten, dass die Einbindung der anderen Monomere in das alkoxylierte Makromonomer die Alkoxyfunktionalität des alkoxylierten Makromonomers nicht wesentlich beeinflussen sollte.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das alkoxylierte Makromonomer Poly(ethylenglykol)mono(meth)acrylat, dargestellt durch die allgemeine Formel CH₂=C(R¹)C(O)(CH₂CH(CH₃)O)_m(CH₂CH₂O)_n-R² wobei R¹=H oder CH₃, R²=H oder CH₃, m 0-20 ist und n etwa 10-100 ist. Nicht einschränkende Beispiele des alkoxylierten Makromonomers umfassen Methoxypoly(ethylenglycol)monomethacrylat (gewichtsmittlere Molekülmasse 500-3.000) und Poly(ethylenglycol)monomethacrylat (gewichtsmittlere Molekülmasse 500-3.000). Methoxypoly(ethylenglycol)monomethacrylat ist kommerziell von GEO® Specialty Chemicals, Inc. of Ambler, PA, unter dem Handelsnamen Bisomer, zum Beispiel Bisomer® S20W, erhältlich.
Das Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers kann das alkoxylierte Makromonomer in einer Menge zwischen etwa 10 bis etwa 50, alternativ zwischen etwa 15 bis etwa 45 oder alternativ zwischen etwa 20 bis etwa 40 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht einer Kombination der Monomere und Makromonomere im Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers, umfassen.
Wieder zurück beim Pfropfcopolymer, ist das polymere Rückgrat des Pfropfcopolymers in bestimmten Ausführungsformen angepasst, um an die Oberfläche von Pigmenten anzubinden. In weiteren Ausführungsformen macht die Kombination der ersten Seitenkette mit der säurehaltigen Einheit und die zweite Seitenkette mit der alkoxylierten Einheit das Pfropfcopolymer in wässrigen Trägermedien löslich, wodurch die Dispersion des Pigments aufrechterhalten wird. Die Verwendung von gemischten Seitenketten oder „Armen“ kann erweiterte Löslichkeitsmerkmale und einen Nutzen als Pigmentdispergiermittel für wasserbasierte Hochleistungsbeschichtungen bereitstellen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das polymere Rückgrat im Verhältnis zur ersten Seitenkette oder zur zweiten Seitenkette hydrophob, ist die erste Seitenkette hydrophil im Verhältnis zum polymeren Rückgrat und ist anionisch und ist die zweite Seitenkette hydrophil im Verhältnis zum polymeren Rückgrat und ist nichtionisch. Das hydrophobe polymere Rückgrat hat eine Affinität zur Pigmentoberfläche und ist angepasst, um das Pfropfcopolymer an die Pigmentoberfläche zu verankern, während die ersten und zweiten Seitenketten des Pfropfcopolymers aus einer Mischung von diskreten anionischen und nichtionischen hydrophilen Makromonomeren gebildet werden, die in das polymere Rückgrat einpolymerisiert sind. Sowohl eine anionische als auch nichtionische Funktionalität in den Seitenketten zu haben, stellt eine bestmögliche Balance zwischen Dispergierbarkeit und Wasserempfindlichkeit bereit. Die Seitenketten des Makromonomers und/oder des polymeren Rückgrats kann reaktive Funktionalitäten aufweisen, die in der Lage sind, mit einem Vernetzungsmittel zu reagieren. In bestimmten Ausführungsformen liegen derartige Funktionalitäten sowohl auf dem polymeren Rückgrat als auch auf den Seitenketten des Makromonomers vor.
Das Pfropfcopolymer umfasst das polymere Rückgrat in einer Menge zwischen etwa 10 bis etwa 90, alternativ zwischen etwa 20 bis etwa 90 oder alternativ zwischen etwa 40 bis etwa 90 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Pfropfcopolymers. Das Pfropfcopolymer umfasst eine Kombination aus den ersten und zweiten Seitenketten in einer Menge zwischen etwa 10 bis etwa 90, alternativ zwischen etwa 20 bis etwa 90 oder alternativ zwischen etwa 40 bis etwa 90 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Pfropfcopolymers. Das Pfropfcopolymer weist eine gewichtsmittlere Molekülmasse von etwa 4.000 bis etwa 100.000, alternativ zwischen etwa 4.000 bis etwa 40.000 oder alternativ zwischen etwa 4.000 bis etwa 30.000 auf. Das Gewichtsverhältnis der ersten Seitenkette (säurehaltigen Einheit) zur zweiten Seitenkette (alkoxylierten Einheit) im Pfropfcopolymer liegt in einem Bereich zwischen 10:90 bis etwa 90:10 oder alternativ zwischen etwa 30:70 bis etwa 70:30.
Der polymere Rückgratabschnitt des Pfropfcopolymers kann primär aus polymerisierten ethylenisch ungesättigten hydrophoben Monomeren und, in bestimmten Ausführungsformen, aus hydrophoben (Meth)acrylmonomeren gebildet sein. Das polymere Rückgrat kann polymerisierte Monomere umfassen, die funktionelle Gruppen in einer Menge von bis zu 30 Gew.% oder alternativ 10 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des polymeren Rückgrats, aufweisen. Diese polymerisierten Monomere, die funktionelle Gruppen aufweisen, sind möglicherweise bekannt als Pigmentverankerungsgruppen, die zur Erhöhung der Pigmentbindungskraft beitragen.
Das Reaktionsgemisch zur Bildung des polymeren Rückgrats kann neben der aminhaltigen Verbindung auch das säurehaltige Makromonomer und das alkoxylierte Makromonomer, weitere olefinisch ungesättigte Monomere wie Alkyl(meth)acrylate, cycloaliphatische (meth)acrylate und aromatische (Meth)acrylate umfassen. Typische Alkyl(meth)acrylate weisen zwischen 1 bis 18 Kohlenstoffe in der Alkylgruppe auf, wie beispielsweise Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, t-Butyl(meth)acrylat, Pentyl(meth)acrylat, Hexyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Nonyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat und dergleichen. Cycloaliphatische (Meth)acrylate wie Cyclohexylacrylat, Trimethylcyclohexyl (Meth)acrylat, t-Butylcyclohexyl (Meth)acrylat und dergleichen können verwendet werden. Aromatische (Meth)acrylate wie Benzyl(meth)acrylat, Phenyl(meth)acrylat und Phenoxyethyl(meth)acrylat können ebenfalls verwendet werden.
Andere polymerisierbare Monomere können auch zur Bildung des polymeren Rückgrats verwendet werden, wie beispielsweise Styrol, A-Methylstyrol, Vinylacetat, Vinylbutyrat, Vinylpyrrolidon und dergleichen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Reaktionsgemisch zur Bildung des polymeren Rückgrats ferner ein olefinisch ungesättigtes (Meth)acrylmonomer.
Bei Ausführungsformen können aromatische Monomere in das Reaktionsgemisch zur Bildung des polymeren Rückgrats aufgenommen werden, um die hydrophoben Eigenschaften und die Stabilität des polymeren Rückgrats zu verbessern. Das olefinisch ungesättigte aromatische Monomer kann aus der Gruppe der Benzyl(meth)acrylate, Phenyl(meth)acrylate, Phenoxyethyl(meth)acrylate, Styrole, A-Methylstyrole und Kombinationen davon ausgewählt sein. Das Reaktionsgemisch, um das polymere Rückgrat des Pfropfcopolymers zu bilden, kann das aromatische Monomer in einer Menge von mindestens 30 %, alternativ zwischen etwa 30 bis etwa 80 oder alternativ 50 bis 80 Gew.%, bezogen auf ein Gesamtgewicht des polymeren Rückgrats, umfassen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das aromatische Monomer Benzylmethacrylat.
Das Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers kann die anderen olefinisch ungesättigten Monomere in einer Menge zwischen etwa 1 bis etwa 60, alternativ zwischen etwa 10 bis etwa 50 oder alternativ zwischen etwa 30 bis etwa 45 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht einer Kombination der Monomere und Makromonomere im Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers, umfassen.
Das Pfropfcopolymer kann durch konventionelle freie radikalische Polymerisation durch Zusammenführung der Monomere des polymeren Rückgrats gebildet werden, umfassend die aminhaltige Verbindung, das säurehaltige Makromonomer, das alkoxylierte Makromonomer, Lösemittel, und eines Polymerisationsinitiators, und durch Polymerisierung des Reaktionsgemisches bei der Rückflusstemperatur des Reaktionsgemisches für etwa 4 bis etwa 8 Stunden bis zur Bildung des Pfropfcopolymers gewünschter Molekülmasse.
Typische Lösungsmittel, die zur Bildung des Pfropfcopolymers verwendet werden können, sind Alkohole wie Methanol, Ethanol, n-Propanol und Isopropanol, Ketone wie Aceton, Butanon, Pentanon, Hexanon und Methylethylketon, Alkylester von Essig-, Propion- und Buttersäure wie Ethylacetat, Butylacetat und Amylacetat, Ether wie Tetrahydrofuran, Diethylether und Ethylenglykol und Polyethylenglykolmonoalkyl- und dialkylether wie Cellosole und Carbitole, und Glykole wie Ethylenglykol und Propylenglykol und Mischungen davon.
Es kann irgendeines der herkömmlichen Azo- oder Peroxidpolymerisationsinitiatoren zur Herstellung des Pfropfcopolymers verwendet werden, vorausgesetzt sie sind in der Lösung der Lösemittels und des Monomergemischs löslich und weisen eine angemessene Halbwertszeit bei der Polymerisationstemperatur auf. Eine „angemessene Halbwertszeit“ wie hierin verwendet, ist eine Halbwertszeit von etwa 10 Minuten bis etwa 4 Stunden. In bestimmten Ausführungsformen sind die Initiatoren Initiatoren vom Azo-Typ wie 2,2'-Azobis(isobutyronitril), 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobis(methylbutyronitril) und 1,1'-Azobis(cyanocyclohexan). Beispiele für Initiatoren auf Peroxidbasis sind Benzoylperoxid, Lauroylperoxid, t-Butylperoxypivalat, t-Butylperoctoat. In bestimmten Ausführungsformen umfasst der Azopolymerisationsinitiator 2,2'-Azobis(methylbutyronitril). 2,2'-Azobis(methylbutyronitril) ist kommerziell von The Chemours™ Company of Wilmington, DE, unter dem Handelsnamen Vazo™, wie beispielsweise Vazo™ 67, erhältlich. Das Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers kann den Polymerisationsinitiator in einer Menge zwischen etwa 1 bis etwa 10, alternativ zwischen etwa 0,5 bis etwa 15 oder alternativ zwischen etwa 0,1 bis etwa 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht einer Kombination der Monomere und Makromonomere im Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers (d.h. ohne die Katalysatoren), umfassen.
Nachdem das Pfropfcopolymer gebildet ist, kann es dann mit einem Amin oder einer anorganischen Base, wie Ammoniak oder Natriumhydroxid neutralisiert werden, wonach Wasser hinzugefügt wird, um eine neutralisierte Polymerlösung herzustellen. Typische Amine, die verwendet werden können, sind unter anderem Methylpropanol, Aminoethylpropanol, Dimethylethanolamin, Triethylamin und dergleichen. In bestimmten Ausführungsformen ist das Amin Aminomethylpropanol und die anorganische Base Ammoniumhydroxid. Das säurehaltige Makromonomer kann vor Bildung des polymeren Rückgrats neutralisiert werden, um mögliche Reaktionen mit den funktionellen Gruppen, die im polymeren Rückgratabschnitt anwesend sind, zu vermeiden.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird das Pfropfcopolymer aus einem Reaktionsgemisch gebildet, das Benzylmethacrylat (BzMA) in einer Menge zwischen etwa 20 bis etwa 30 Gew.%, n-Butylmethacrylat (BMA) in einer Menge zwischen etwa 1 bis etwa 10 Gew.%, 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) in einer Menge zwischen etwa 1 bis etwa 10 Gew.%, N-Vinylmidazol in einer Menge zwischen etwa 5 bis etwa 15 Gew.%, das säurehaltige Makromonomer in einer Menge zwischen etwa 25 bis etwa 35 Gew.% und das alkoxylierte Makromonomer in einer Menge zwischen etwa 20 bis etwa 30 Gew.% in Gegenwart eines Alkylierungsmittels in einer Menge zwischen etwa 1 bis etwa 10 Gew.% und einen Polymerisationsinitiator in einer Menge zwischen etwa 1 bis etwa 10 Gew.%, jedes jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht einer Kombination der Monomere und Makromonomere im Reaktionsgemisch zur Bildung des Pfropfcopolymers (d.h. ohne die Katalysatoren), umfasst.
Das Pfropfcopolymer kann für das Herstellen von wasserbasierten Pigmentdispersionen und Mahlansätzen für Lacke und andere Beschichtungen nützlich sein. Um eine Pigmentdispersion oder einen Mahlansatz zu bilden, werden Pigmente einer neutralisierten Lösung des Pfropfcopolymers in dem üblichen wässrigen Trägermedium hinzugegeben und dann mit herkömmlichen Verfahren wie Hochgeschwindigkeitsmischen, Kugelmahlen, Sandmahlen, Attritormahlen, horizontales oder vertikales Medienmahlen oder Zwei- oder Dreiwalzenmahlen dispergiert. Die resultierende Pigmentdispersion weist ein Gewichtsverhältnis von Pigment zu Dispersionsbindemittel von etwa 0,1:100 bis etwa 10.000: 100 auf.
Zur Bildung der Pigmentdispersion kann jedes der in Farben verwendeten konventionellen Pigmente genutzt werden. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Pigmente umfassen Metalloxide wie Titandioxid, Eisenoxide verschiedener Farben und Zinkoxid; Ruß; Füllpigmente wie Talkum, Kaolin, Baryt, Carbonate und Silikate; eine Vielzahl organischer Pigmente wie Chinacridone, Phthalocyanine, Perylene, Azopigmente und Indanthrone; Carbazole wie Carbazolviolett, Isoindolone, Thioindigiorot und Benzimidazolinone; und metallische Flocken wie Aluminiumflocken, Perlglanzflocken und dergleichen.
Andere optische Inhaltsstoffe können in die Pigmentdispersion aufgenommen werden, wie Antioxidantien, Verlaufmittel, UV-Stabilisatoren, Licht-Quencher und - Absorber sowie Rheologiekontrollmittel wie pyrogenes Siliciumdioxid und Mikrogele. Es können auch andere filmbildende Polymere wie Acrylate, Acrylourethane, Polyester und Polyesterurethane, Alkyde, Polyether und Polyetherurethane und dergleichen, die mit der Pigmentdispersion kompatibel sind, zugesetzt werden.
Wassermischbare organische Verbindungen als Co-Lösemittel können in dem Beschichtungsdispersionsmittel verwendet werden, um die Benetzung zu verbessern und/oder die Stabilität zu verbessern. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Co-Lösemittel sind unter anderem Alkohole wie Methanol, Ethanol, n-Propanol und Isopropanol, Ketone wie Aceton, Butanon, Pentanon, Hexanon und Methylethylketon, Alkylester von Essig-, Propion- und Buttersäure wie Ethylacetat, Butylacetat und Amylacetat, Ether wie Tetrahydrofuran, Diethylether und Ethylenglykol und Polyethylenglykolmonoalkyl- und dialkylether wie Cellosole und Carbitole, und Glykole wie Ethylenglykol und Propylenglykol und Mischungen davon.
Die Pigmentdispersion kann einer Vielzahl von wasserbasierten Beschichtungs- oder Lackzusammensetzungen zugesetzt werden, wie Grundierungen, Grundierfüllern, Decklacken, die Monolacke sein können, oder Grundlacke eines Klarlack-/Grundlacküberzugs. Diese Zusammensetzungen können filmbildende Polymere wie hydroxyfunktionelle Acryl- und Polyesterharze und Vernetzungsmittel wie blockierte Isocyanate, alkylierte Melamine, Polyisocyanate, Epoxidharze und dergleichen enthalten. In bestimmten Ausführungsformen ähnelt das filmbildende Polymer der Beschichtungszusammensetzung dem Polymer der Pigmentdispersion, sodass beim Aushärten das Polymer der Pigmentdispersion mit dem Beschichtungspolymer aushärtet und durch Reaktion mit Vernetzern zum dauerhaften Teil des Films oder der Beschichtung wird.
Hierin bereitgestellt ist auch eine Beschichtungszusammensetzung zur Beschichtung eines Substrats. Die Beschichtungszusammensetzung kann zum Beschichten aller im Stand der Technik bekannten Arten von Substrat genutzt werden. In den Ausführungsformen ist das Substrat ein Fahrzeug, Automobil oder Kraftfahrzeug. Die Begriffe „Fahrzeug“ bzw. „Automobil“ oder „Kraftfahrzeug“ umfassen ein Automobil, wie beispielsweise ein Auto, Van, Minivan, Bus, SUV (Sports-Utility-Vehicle); Lastwagen, Sattelschlepper; Traktor; Motorrad; Wohnanhänger; ATV (All-Terrain-Vehicle); Pick-up; Baumaschinen wie Planierraupe, Mobilkran und Bagger; Flugzeuge; Boote; Schiffe und andere Verkehrsträger. Die Beschichtungszusammensetzung kann auch zum Beschichten von Substraten industrieller Anwendungen genutzt werden, wie Gebäude, Zäune, stationäre Konstruktionen, Brücken, Rohre, zellulosehaltige Materialien (z. B. Hölzer, Papier, Faser usw.).
Die Beschichtungszusammensetzung umfasst Pigment, das Pfropfcopolymer-Wasser und, optional organisches Lösemittel. Die Beschichtungszusammensetzung kann eine Wassermenge von mindestens 50 Gew.%, bezogen auf ein Gesamtgewichtsprozent einer Kombination des Wassers und des organischen Lösemittels in der Beschichtungszusammensetzung bei Anwesenheit des organischen Lösemittels, umfassen. Zusätzliche Komponenten wie Bindemittel, Vernetzungsmittel, zusätzliche Lösemittel, Pigmente, Katalysatoren, Rheologiemodifikatoren, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren und - Absorber, Egalisiermittel, Entschäumer, Anti-Krater-Mittel oder andere übliche Additive können in die Beschichtungszusammensetzung aufgenommen werden.
BEISPIELE
Die nachfolgenden Beispiele 1-4 beschreiben die Herstellung beispielhafter Pfropfcopolymere dieser Offenbarung. Die nachfolgenden Beispiele 5 und 6 beschreiben komparative Pfropfcopolymere. Beispiel 7 beinhaltet eine Bewertung der Pfropfcopolymere von den Beispielen 1-4 und der komparativen Pfropfcopolymere von den Beispielen 5 und 6 als Pigmentdispergiermittel.
BEISPIEL 1
Herstellung von BzMA/BMA/HEMA/VM(MTS)//g-Bisomer S20W/Macromonomercopolymer, 28,016/6,55/7,48/9,35(6,48)//28,06/14,03 Gew.%

Beispiel 1 beschreibt die Herstellung eines Pfropfcopolymers mit hydrophilen anionischen Gruppen und hydrophilen nichtionischen Gruppen an den Seitenketten und hydrophoben Gruppen, Amingruppen und quaternären Ammoniumgruppen am Rückgrat, das genutzt werden kann, um Pigmente in einer wasserbasierten Beschichtungszusammensetzung zu dispergieren und zu stabilisieren. Es wurde ein 5-Liter-Kolben mit einem Thermometer, Rührer, zusätzliche Trichter, Heizmantel, Refluxkühler und ein Mittel zur Aufrechterhaltung einer Stickstoffatmosphäre über den Reaktionspartnern vorbereitet. Der Kolben wurde unter Stickstoffüberdruck gehalten und mit folgenden Inhaltsstoffen wurden versetzt (Tabelle 1). Tabelle 1.

	Gewicht (Gramm)
Anteil 1
Alkoxyliertes Makromonomer (Bisomer S20W) (50%ige Lösung in Wasser)	864
Säurehaltiges Makromonomer	502,33
N-Vinylmidazol (VM)	72
Isopropanol	160
Anteil 2
Benzylmethacrylat (BzMA)	432
N-Butylmethacrylat (BMA)	100,8
2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA)	115,2
N-Vinylmidazol	72
Anteil 3
Isopropanol	14
Anteil 4
2,2'-Azobis(methylbutyronitril) (Vazo®)	66
Isopropanol	200
Methylethylketon	200
Anteil 5
Isopropanol	14
Anteil 6
Methyl p-Toluolsulfonat (MTS)	99,73
N-Butanol	5,77
Anteil 7
N-Butanol	15
Gesamt	2932,83

Die Anteil-1-Mischung wurde in den Kolben überführt. Die Mischung wurde auf Rückflusstemperatur erhitzt und für etwa 10 Minuten refluxiert. Anteil 2 wurde über 180 Minuten in den Kolben eingespeist. Anteil 4 wurde gleichzeitig über 210 Minuten in den Kolben eingespeist. Anteil 3 wurde am Ende der Einspeisung verwendet, um Anteil 2 in den Kolben zu spülen. Anteil 5 wurde am Ende der Einspeisung verwendet, um Anteil 4 in den Kolben zu spülen. Das Reaktionsgemisch wurde während der Einspeisungen hindurch auf Rückflusstemperatur gehalten und das Reaktionsgemisch wurde für weitere 60 Minuten refluxiert. Anteil 6 wurde hinzugefügt und Anteil 7 als Spülung verwendet. Das Reaktionsgemisch wurde für 1,5 Stunden refluxiert. Das Endprodukt wurde abgekühlt und ausgefüllt.
Die resultierende Polymerlösung war eine hellgelbe, klare Polymerlösung und hatte einen Feststoffgehalt von etwa 53,48 % und eine Gardner-Holdt-Viskosität von T+1/4. Die Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polymethylmethacrylat als Standard ergab für das Polymer eine Mw von 20.300 und eine Mn von 9.926.
Das säurehaltige Makromonomer wurde unter Anwendung des in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahrens hergestellt.
BEISPIEL 2
Herstellung von BzMA/HEMA/VM(MTS)//g-Bisomer S20W/Macromonomercopolymer, 29,65/7,41/7,41(7,33)//30,12/18,07 Gew.%

Beispiel 2 beschreibt die Herstellung eines Pfropfcopolymers, das dem in Beispiel 1 beschriebenen ähnlich ist, jedoch mit einer anderen Zusammensetzung. Die Harzlösung wurde mit den in Tabelle 2 aufgeführten Inhaltsstoffen nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Tabelle 2.

	Gewicht (Gramm)
Anteil 1
Alkoxyliertes Makromonomer (Bisomer S20W) (50%ige Lösung in Wasser)	1029,6
Säurehaltiges Makromonomer	718,33
N-Vinylmidazol (VM)	63,36
Isopropanol	140
Methylethylketon (MEK)	10
Anteil 2
Benzylmethacrylat (BzMA)	506,88
2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA)	126,72
N-Vinylmidazol	63,36
Anteil 3
Isopropanol	30
Anteil 4
2,2'-Azobis(methylbutyronitril) (Vazo® 67)	78
Isopropanol	200
Methylethylketon	180
Anteil 5
Isopropanol	30
Anteil 6
Methyl p-Toluolsulfonat (MTS)	125,38
N-Butanol	9,012
Anteil 7
N-Butanol	15
Gesamt	3325,65

Die resultierende Polymerlösung war eine hellgelbe, leicht trübe Polymerlösung und hatte einen Feststoffgehalt von etwa 52,37% und eine Gardner-Holdt-Viskosität von J+1/2. Die Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polymethylmethacrylat als Standard ergab für das Polymer eine Mw von 15.060 und eine Mn von 7.326.
Das säurehaltige Makromonomer wurde unter Anwendung des in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahrens hergestellt.
BEISPIEL 3
Herstellung von BzMA/BMA/HEMA/VM(MTS)//g-Bisomer S20W/Macromonomercopolymer, 16,68/11,12/7,41/11,12(7,33)//30,12/16,22 Gew.%

Beispiel 3 beschreibt die Herstellung eines Pfropfcopolymers, das dem in Beispiel 1 beschriebenen ähnlich ist, jedoch mit einer anderen Zusammensetzung. Die Harzlösung wurde mit den in Tabelle 3 aufgeführten Inhaltsstoffen nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Tabelle 3

	Gewicht (Gramm)
Anteil 1
Alkoxyliertes Makromonomer (Bisomer S20W) (50%ige Lösung in Wasser)	1029,6
Säurehaltiges Makromonomer	644,65
N-Vinylmidazol (VM)	95,04
Isopropanol	180
Methylethylketon (MEK)	80
Anteil 2
Benzylmethacrylat (BzMA)	285,12
N-Butylmethacrylat (BMA)	190,08
2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA)	126,72
N-Vinylmidazol	95,04
Anteil 3
Isopropanol	30
Anteil 4
2,2'-Azobis(methylbutyronitril) (Vazo® 67)	78
Isopropanol	200
Methylethylketon	200
Anteil 5
Isopropanol	30
Anteil 6
Methyl p-Toluolsulfonat (MTS)	125,26
N-Butanol	14,00
Anteil 7
N-Butanol	15
Gesamt	3418,51

Die resultierende Polymerlösung war eine hellgelbe, leicht trübe Polymerlösung und hatte einen Feststoffgehalt von etwa 51,45% und eine Gardner-Holdt-Viskosität von M. Die Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polymethylmethacrylat als Standard ergab für das Polymer eine Mw von 17.938 und eine Mn von 8.396.
Das säurehaltige Makromonomer wurde unter Anwendung des in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahrens hergestellt.
BEISPIEL 4
Herstellung von BzMA/HEA/VM//g-Bisomer S20W7Macromonomercopolymer, 34/8/8//25/25 Gew.%

Beispiel 4 beschreibt die Herstellung eines Pfropfcopolymers, das dem in Beispiel 1 beschriebenen ähnlich ist, außer dass es an dem Rückgrat keine quaternäre Ammoniumgruppen gibt. Die Harzlösung wurde mit den in Tabelle 4 aufgeführten Inhaltsstoffen in einem 2-Liter-Kolben nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Zwei kleine Initiator-Zugaben wurden eingesetzt, um einen guten Umsatz vom Monomer zum Polymer sicherzustellen. Tabelle 4.

	Gewicht (Gramm)
Anteil 1
Alkoxyliertes Makromonomer (Bisomer S20W) (50%ige Lösung in Wasser)	200
Säurehaltiges Makromonomer	232,56
N,N-Dimethylethanolamin	21,74
Isopropanol	15,3
Anteil 2
Benzylmethacrylat (BzMA)	136
2-Hydroxyethylacrylat (HEA)	32
N-Vinylmidazol (VM)	32
Anteil 3
Isopropanol	10
Anteil 4
2,2'-Azobis(methylbutyronitril) (Vazo® 67)	12
Isopropanol	40
Methylethylketon	40
Anteil 5
2,2'-Azobis(methylbutyronitril) (Vazo® 67)	1,2
Isopropanol	8
Anteil 6
2,2'-Azobis(methylbutyronitril) (Vazo® 67)	1,2
Isopropanol	8
Anteil 7
Isopropanol	10
Gesamt	800,00

Die resultierende Polymerlösung war eine hellgelbe, leicht klare Polymerlösung und hatte einen Feststoffgehalt von etwa 50,88% und eine Gardner-Holdt-Viskosität von I+2/3. Die Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polymethylmethacrylat als Standard ergab für das Polymer eine Mw in Höhe von 1 bis 100.000 und eine Mn in Höhe von 1 bis 100.000.
Das säurehaltige Makromonomer wurde unter Anwendung des in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahrens hergestellt.
VERGLEICHSBEISPIEL 5
Herstellung von BzMA/BA/DM(MTS)//g-Macromonomercopolymer, 18,76/18,76/9,38(6,18)/46,91 Gew.%

Vergleichsbeispiel 5 beschreibt die Herstellung eines Pfropfcopolymers, das dem in Beispiel 1 beschriebenen ähnlich ist, außer dass es keine stabilisierenden nichtionischen Arme gibt. Die Harzlösung wurde mit den in Tabelle 5 aufgeführten Inhaltsstoffen in einem 2-Liter-Kolben nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Zwei kleine Initiator-Zusätze wurden eingesetzt, um einen guten Umsatz vom Monomer zum Polymer sicherzustellen. Tabelle 5.

	Gewicht (Gramm)
Anteil 1
Säurehaltiges Makromonomer	465,12
Anteil 2
Benzylmethacrylat (BzMA)	80
N-Butylacrylat (BA)	80
N,N-Dimethylaminoethylacrylat (DM)	40
Anteil 3
Isopropanol	10
Anteil 4
t-Butylperoctoat (Luperox® 26 von Arkema Inc., King of Prussia, PA)	12
Isopropanol	80
Anteil 5
t-Butylperoctoat (Luperox® 26 von Arkema Inc., King of Prussia, PA)	1,2
Isopropanol	8
Anteil 6
t-Butylperoctoat (Luperox® 26 von Arkema Inc., King of Prussia, PA)	1,2
Isopropanol	8
Anteil 7
Isopropanol	10
Anteil 8
Methyl p-Toluolsulfonat (MTS)	20,83
N-Butanol	4,12
Anteil 9
N-Butanol	10
Gesamt	830,47

Die resultierende Polymerlösung war eine hellgelbe, leicht klare Polymerlösung und hatte einen Feststoffgehalt von etwa 52,79% und eine Gardner-Holdt-Viskosität von T+1/2. Die Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polymethylmethacrylat als Standard ergab für das Polymer eine Mw in Höhe von 1 bis 100.000 und eine Mn in Höhe von 1 bis 100.000.
Das säurehaltige Makromonomer wurde unter Anwendung des in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahrens hergestellt.
VERGLEICHSBEISPIEL 6
Herstellung von BzMA/BA/VM//g-Macromonomercopolymer 20/10/10//50 Gew.%

Vergleichsbeispiel 6 beschreibt die Herstellung eines Pfropfcopolymers, das dem in Beispiel 1 beschriebenen ähnlich ist, außer dass es keine stabilisierenden Arme und an dem Rückgrat keine quaternären Ammoniumgruppen gibt. Die Harzlösung wurde mit den in Tabelle 6 aufgeführten Inhaltsstoffen in einem 2-Liter-Kolben nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Zwei kleine Initiator-Zusätze wurden eingesetzt, um einen guten Umsatz vom Monomer zum Polymer sicherzustellen. Tabelle 6.

	Gewicht (Gramm)
Anteil 1
Säurehaltiges Makromonomer	465,12
Anteil 2
Benzylmethacrylat (BzMA)	80
N-Butylacrylat (BA)	40
N-Vinylmidazol (VM)	40
Anteil 3
Isopropanol	10
Anteil 4
t-Butylperoctoat (Luperox® 26 von Arkema Inc., King of Prussia, PA)	12
Isopropanol	80
Anteil 5
t-Butylperoctoat (Luperox® 26 von Arkema Inc., King of Prussia, PA)	1,2
Isopropanol	8
Anteil 6
t-Butylperoctoat (Luperox® 26 von Arkema Inc., King of Prussia, PA)	1,2
Isopropanol	8
Anteil 7
Isopropanol	10
Gesamt	795,52

Die resultierende Polymerlösung war eine hellgelbe, leicht klare Polymerlösung und hatte einen Feststoffgehalt von etwa 50,63% und eine Gardner-Holdt-Viskosität von V+1/2. Die Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polymethylmethacrylat als Standard ergab für das Polymer eine Mw in Höhe von 1 bis 100.000 und eine Mn in Höhe von 1 bis 100.000.
Das säurehaltige Makromonomer wurde unter Anwendung des in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahrens hergestellt.
BEISPIEL 7
Bewertung der Pigmentdispergiermittel einschließlich der Pfropfcopolymere
Die Dispergiermittel-Effektivität wurde nach Sandmahlen einer Mischung aus Pigment, Lösemittel und Dispergiermittel und Beobachtung der Dispergierqualität unter einem Olympus-Mikroskop, 40X, bestimmt. Ein gut dispergiertes System hätte ein gleichmäßiges Erscheinungsbild und die Pigmentpartikel würden eine kräftige Brownsche Bewegung zeigen. Dagegen würden ausgeflockte Systeme Inseln von ausgeflockten Pigmentklumpen durchsetzt mit Bereichen verhältnismäßig klarer Lösung aufweisen.
Die Dispergiermittellösungen wurden mit Aminomethylpropanol auf einen pH-Wert im Bereich zwischen 8,5 bis 9,2 neutralisiert und mit deionisiertem Wasser auf Konzentrationen von 35% verdünnt. Das folgende Verfahren wurde verwendet, um die Dispersionsproben herzustellen. Zu einem 2-Unzen-Glassflasche wurden 15 g Sand, 20 g Butylacetat, 2 g Pigment und 1 g der neutralisierten Pfropfcopolymer-Dispergiermittel-Lösung. Die Flasche wurde verschlossen und auf einem Red-Devil-Farbschüttler für 15 Minuten geschüttelt. Ein Tropfen der Dispersion wurde auf einem Glasplättchen getropft und mit einem Deckglass abgedeckt. Die Dispersion wurde unter dem Mikroskop angeschaut. Tabelle 7.

Pigment E1 E2 E3 E4 C5 C6

1 1 0 1 0 0 0

2 0 0 0 0 0 0

3 0 0 0 0 0 0

4 0 0 0 1 3 3

5 0 0 0 3 3 3

6 0 0 0 0 3 3

7 0 0 0 0 3 0

8 0 1 0 0 3 3

9 0 3 2 0 0 0
Einstufungen:

0: Entflockt bzw. dispergiert
1: Sehr leicht ausgeflockt
2: Leicht ausgeflockt
3: Ausgeflockt

Pigmente:

1. Palomar blue 248-4828 von Sun Chemical Corp.
2. Monolite blue 3RXH von Heucotech Ltd.
3. Parcyaninie green P-6100 von Parshwnath Dye Chemical India Ltd.
4. Sudaperm yellow 2935P von Sudarshan Chemical Industries Ltd.
5. Novoperm orange HL-70 von Clariant Corp.
6. Cinilex DPP red SRIC von Cinic Chemicals LLC
7. Irgazin yellow L2040 von BASF Corp.
8. Hostaperm red E4G von Clariant Corp.
9. Cinquasia violet L5110 von BASF Corp.

Gemäß diesen Testergebnissen, zeigten die beispielhaften Pfropfcopolymere (Beispiel 1-4) eine verbesserte Leistung gegenüber den komparativen Pfropfcopolymeren (Beispiele 5 und 6). Die beispielhaften Pfropfcopolymere zeigten insbesondere eine verbesserte Leistung gegenüber Vergleichsbeispiel 5, bei dem keine stabilisierenden nichtionischen Gruppen auf dem Pfropfcopolymer aufgebracht wurden oder gegenüber Beispiel 6, bei dem weder stabilisierende nichtionische Gruppen noch quaternäre Ammoniumgruppen anwesend waren.
BEISPIEL 8
Herstellung von BzMA/BMA/HEMA/VM(MTS)//g-Bisomer S20W/Macromonomercopolymer, (28,06/6,55/7,48/9,35(6,48)//28,06/14,03 Gew.%)

Beispiel 8 beschreibt die Herstellung eines Pfropfcopolymers, das dem in Beispiel 1 beschriebenen ähnlich ist, mit einer anderen Zusammensetzung. Die Aminfunktionalität an dem Rückgrat weist eine azyklische Struktur aus N,N-Dimethylaminoethylacrylat (DM) statt einer zyklischen Aminstruktur auf. Die Harzlösung wurde mit den in Tabelle 8 aufgeführten Inhaltsstoffen in einer 2-Liter-Kolben nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Tabelle 8.

	Gewicht (Gramm)
Anteil 1
Alkoxyliertes Makromonomer (Bisomer S20W) (50%ige Lösung in Wasser)	280,8
Säurehaltiges Makromonomer	163,26
N,N-Dimethylaminoethylacrylat (DM)	23,4
Isopropanol	52
Anteil 2
Benzylmethacrylat (BzMA)	140,4
N-Butylmethacrylat (BMA)	32,76
2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA)	37,44
N,N-Dimethylaminoethylacrylat (DM)	23,4
Anteil 3
Isopropanol	4,55
Anteil 4
2,2'-Azobis(methylbutyronitril) (Vazo® 67)	21,25
Isopropanol	65
Methylethylketon	65
Anteil 5
Isopropanol	4,55
Anteil 6
Methyl p-Toluolsulfonat (MTS)	27,41
N-Butanol	2,06
Anteil 7
N-Butanol	4,88
Gesamt	948,16

Die resultierende Polymerlösung war eine hellgelbe, klare Polymerlösung und hatte einen Feststoffgehalt von etwa 53,26% und eine Gardner-Holdt-Viskosität von N+1/2. Die Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polymethylmethacrylat als Standard ergab für das Polymer eine Mw von 20.341 und eine Mn von 9.097.
VERGLEICHSBEISPIEL 9
Herstellung von BMA/HEA/DM//g-Bisomer S20W/Macromonomercopolymer, (34/8/8//25/25 Gew.%)

Das Vergleichsbeipsiel 9 beschreibt die Herstellung eines Pfropfcopolymers, das dem in Beispiel 8 beschriebenen ähnlich ist, bei dem das azyklische Dimethylaminoethylacrylat (DM) nicht mit einem Alkylierungsmittel quaternisiert ist. Die Harzlösung wurde mit den in Tabelle 9 aufgeführten Inhaltsstoffen in einem 2-Liter-Kolben nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 4 beschrieben hergestellt. Tabelle 9.

	Gewicht (Gramm)
Anteil 1
Alkoxyliertes Makromonomer (Bisomer S20W) (50%ige Lösung in Wasser)	200,0
Säurehaltiges Makromonomer	232,56
N,N-Dimethylaminoethylacrylat (DM)	15
Isopropanol	22,04
Anteil 2
N-Butylmethacrylat (BMA)	136
2-Hydroxyethylacrylat (HEA)	32
N,N-Dimethylaminoethylacrylat (DM)	32
Anteil 3
Isopropanol	10
Anteil 4
2,2'-Azobis(methylbutyronitril) (Vazo® 67)	12
Methylethylketon	40
Isopropanol	40
Anteil 5
2,2'-Azobis(methylbutyronitril) (Vazo® 67)	1,2
Isopropanol	8
Anteil 6
2,2'-Azobis(methylbutyronitril) (Vazo® 67)	1,2
Isopropanol	8
Anteil 7
Isopropanol	10
Gesamt	800

Die resultierende Polymerlösung war eine hellgelbe, klare Polymerlösung und hatte einen Feststoffgehalt von etwa 49,88 % und eine Gardner-Holdt-Viskosität von F+1/2. Die Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polymethylmethacrylat als Standard ergab für das Polymer eine Mw von 15.115 und eine Mn von 7.922.
BEISPIEL 10
Bewertung der Pigmentdispergiermittel von Beispiel 8 und Vergleichsbeispiel 9
Die Dispersionen wurden mit dem gleichen Satz an Pigmenten hergestellt und nach dem in Beispiel 7 beschriebenen Verfahren bewertet. Tabelle 10.

Pigment E8 C9

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 3

6 0 0

7 0 0

8 0 3

9 0 0
Einstufungen:

Gemäß diesen Testergebnissen, zeigte das beispielhafte Pfropfcopolymer (Beispiel 8) mit sowohl Amin- als auch mit quaternären Ammoniumgruppen am Rückgrat eine verbesserte Leistung gegenüber den komparativen Pfropfcopolymeren (Beispiele 9), bei dem nur die Aminfunktionalität im Rückgrat integriert wurde.
Während mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorstehend detaillierten Beschreibung vorgestellt wurde, ist zu beachten, dass es eine Vielzahl von Varianten gibt. Ebenfalls ist zu beachten, dass die beispielhafte Ausführungsform bzw. beispielhafte Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu bestimmt, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise einzuschränken. Vielmehr wird den Fachleuten durch die vorstehende detaillierte Beschreibung eine komfortable Roadmap zur Umsetzung einer exemplarischen Ausführungsform bereitgestellt. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente, die in einer exemplarischen Ausführungsform beschriebenen sind, vorgenommen werden können, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Umfang abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62611479 [0001]
US 4680352 [0030]
US 4722984 [0030]

Claims

Pfropfcopolymer, umfassend: ein polymeres Rückgrat, umfassend eine zyklische aminhaltige Einheit; eine erste Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die erste Seitenkette eine säurehaltige Einheit umfasst; und eine zweite Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die zweite Seitenkette eine alkoxylierte Einheit umfasst.
Pfropfcopolymer nach Anspruch 1, wobei das polymere Rückgrat ferner eine quaternäre Ammoniumeinheit umfasst.
Pfropfcopolymer nach Anspruch 2, wobei die quartenäre Ammoniumeinheit aus der Reaktion der zyklischen aminhaltigen Einheit und eines Alkylierungsmittels gebildet wird.
Pfropfcopolymer einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zyklische aminhaltige Einheit aus N-Vinylmidazol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Vinyl-Carbazol oder Kombinationen davon gebildet wird, vorzugsweise aus N-Vinylmidazol.
Pfropfcopolymer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die säurehaltige Einheit aus einem olefinisch ungesättigten säurehaltigen Makromonomer gebildet wird und das säurehaltige Makromonomer aus einem Reaktionsgemisch, das ein olefinisch ungesättigtes säurefunktionales Monomer umfasst, in Gegenwart eines katalytischen Kettenübertragungsmittels gebildet wird.
Pfropfcopolymer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die alkoxylierte Einheit aus einem olefinisch ungesättigten alkoxylierten Makromonomer gebildet wird, das ein Poly(ethylenglycol)mono(meth)acrylat umfasst.
Pfropfcopolymer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Pfropfcopolymer aus einem Reaktionsgemisch gebildet wird, umfassend: eine olefinisch ungesättigte zyklische aminhaltige Verbindung, wobei die olefinisch ungesättigte zyklische aminhaltige Verbindung die zyklische aminhaltige Einheit bildet. ein olefinisch ungesättigtes säurehaltiges Makromonomer mit einer gewichtsmittleren Molekülmasse von mindestens 500, wobei das olefinisch ungesättigte säurehaltige Makromonomer die säurehaltige Einheit bildet; und ein olefinisch ungesättigtes, alkoxyliertes Makromonomer mit einer gewichtsmittleren Molekülmasse von mindestens 250, wobei das olefinisch ungesättigte alkoxylierte Makromonomer die alkoxylierte Einheit bildet.
Pfropfcopolymer nach Anspruch 7, wobei die olefinisch ungesättigte zyklische aminhaltige Verbindung N-Vinylmidazol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Vinyl-Carbazol oder Kombinationen davon umfasst.
Pfropfcopolymer nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Reaktionsgemisch ferner ein olefinisch ungesättigtes aromatisches Monomer umfasst, um das polymere Rückgrat zu bilden.
Pfropfcopolymer nach Anspruch 9, wobei das olefinisch ungesättigte aromatische Monomer aus der Gruppe der Benzyl(meth)acrylate, Phenyl(meth)acrylate, Phenoxyethyl(meth)acrylate, Styrole, A-Methylstyrole und Kombinationen davon ausgewählt ist.
Pfropfcopolymer nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Reaktionsgemisch ferner 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat oder Kombinationen davon umfasst.
Pfropfcopolymer, umfassend: ein polymeres Rückgrat, das eine quaternäre Ammoniumeinheit umfasst, die aus der Reaktion einer aminhaltigen Einheit und eines Alkylierungsmittels gebildet wird; eine erste Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die erste Seitenkette eine säurehaltige Einheit umfasst; und eine zweite Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die zweite Seitenkette eine alkoxylierte Einheit umfasst.
Pfropfcopolymer nach Anspruch 12, wobei die quartenäre Ammoniumeinheit aus der Reaktion der aminhaltigen Einheit und des Alkylierungsmittels gebildet wird, nachdem die aminhaltige Einheit in das polymere Rückgrat einpolymerisiert wurde.
Pfropfcopolymer nach Anspruch 12 oder 13, wobei die aminhaltige Einheit aus N-Vinylmidazol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Vinyl-Carbazol oder Kombinationen davon gebildet wird.
Pfropfcopolymer nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die säurehaltige Einheit aus einem olefinisch ungesättigten säurehaltigen Makromonomer gebildet wird und das säurehaltige Makromonomer aus einem Reaktionsgemisch, das ein olefinisch ungesättigtes säurefunktionales Monomer umfasst, in Gegenwart eines katalytischen Kettenübertragungsmittels gebildet wird.
Pfropfcopolymer nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die alkoxylierte Einheit aus einem olefinisch ungesättigten alkoxylierten Makromonomer gebildet wird, das ein Poly(ethylenglycol)mono(meth)acrylat umfasst.
Pfropfcopolymer nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Pfropfcopolymer aus einem Reaktionsgemisch gebildet wird, umfassend: eine olefinisch ungesättigte aminhaltige Verbindung, wobei die olefinisch ungesättigte aminhaltige Verbindung die aminhaltige Einheit bildet. ein olefinisch ungesättigtes säurehaltiges Makromonomer mit einer gewichtsmittleren Molekülmasse von mindestens 500, wobei das olefinisch ungesättigte säurehaltige Makromonomer die säurehaltige Einheit bildet; und ein olefinisch ungesättigtes, alkoxyliertes Makromonomer mit einer gewichtsmittleren Molekülmasse von mindestens 250, wobei das olefinisch ungesättigte alkoxylierte Makromonomer die alkoxylierte Einheit bildet.
Pfropfcopolymer nach Anspruch 17, wobei die olefinisch ungesättigte aminhaltige Verbindung N-Vinylmidazol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Vinyl-Carbazol oder Kombinationen davon umfasst.
Beschichtungszusammensetzung, umfassend: ein Pigment; ein Pfropfcopolymer für das Dispergieren des Pigments, das Pfropfcopolymer umfassend; ein polymeres Rückgrat, das eine zyklische aminhaltige Einheit umfasst; eine erste Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die erste Seitenkette eine säurehaltige Einheit umfasst, und eine zweite Seitenkette, die an das polymere Rückgrat gebunden ist, wobei die zweite Seitenkette eine alkoxylierte Einheit umfasst; Wasser; und optional ein organisches Lösemittel, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine Wassermenge von mindestens 50 Gew.%, bezogen auf ein Gesamtgewichtsprozent einer Kombination des Wassers und des organischen Lösemittels in der Beschichtungszusammensetzung bei Anwesenheit des organischen Lösemittels, umfasst.