JP5415768B2 - 新規な分散剤およびその組成物 - Google Patents
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Classifications
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Description
本発明は、粒子状固体、有機媒体および/または水ならびに3個以上の酸基を含有する非芳香族ヒドロカルビル置換カルボン酸の残基を含む分散剤の組成物に関する。本発明は、さらに該組成物のインキ、ミルベース、プラスチックおよび塗料における用途に関する。本発明は、さらに、新規な分散剤に関する。
末端塩基性基、例えばポリ(低級アルキレン)イミン鎖など、を含む分散剤は、周知であり、ポリイミンを、末端酸基を含有するポリエステル鎖と反応させることによって一般に調製され、その反応は、アミドおよび塩の形の混合物を生じる。特許文献1は、ポリ(低級アルキレン)イミンと反応させた少なくとも8個の炭素原子を有するヒドロキシカルボン酸から誘導されたポリエステルを含む分散剤を開示している。このタイプの分散剤は、非極性媒体、例えば脂肪族の溶媒およびプラスチックなど、において有効であり得る。特許文献2は、ポリ(低級アルキレン)イミンと反応させたε−カプロラクトンから誘導されたポリエステルを含む分散剤を開示している。これらの分散剤は、より極性の媒体、例えばケトン類およびエステル類など、の中で有効であり得る。しかしながら、粒子状固体を極性および非極性の両方の有機媒体中で分散させることができる分散剤を有することが望ましい。本発明は、そのような分散剤およびそれらの組成を提供する。
特定の分散剤が、ある範囲の有機媒体、特に極性有機媒体および水を含む中で粒子状固体を分散する優れた能力を示すことが見出された。かくして、本発明の一実施形態は、粒子状固体、有機媒体および/または水ならびに3個以上の酸基を含有する非芳香族ヒドロカルビル置換カルボン酸の残基(A)を含む分散剤を含み、該分散剤が次式とその塩:
[U−(Y)x−T−N(R1)c−A]d−Z(Q1)j−We (式1)
によって表される組成物を提供し、式中、
jは、ゼロ、または1〜2000の整数であり;
dは、2〜3000、または4〜2000であり;
xは、2〜90であり;
cは、0または1であり;
Uは、R2−O−、−NR3R4、またはR5−NR6−T−O−であり;
R2は、独立して、HまたはC1〜30の置換されていてもよいヒドロカルビル基もしくはヒドロカルボニル(アシル)基であり;
R1、R3、R4、R5およびR6は、独立して、HまたはC1〜30の置換されていてもよいヒドロカルビル基もしくはヒドロカルボニル基、またはエポキシドの残基、または置換されていてもよい(メタ)アクリル酸エステルもしくはアミド基の残基であり;
Yは、C2〜4のアルキレンオキシであり;Tは、C2〜4のアルキレンであり;
Aは、非芳香族ヒドロカルビル置換カルボン酸の残基であり;
Zは、ポリアミンおよび/またはポリイミンの残基であり;
Wは、酸化物、尿素または二塩基酸もしくはその無水物の残基を含み;
Q1は、独立して、式R’−G−(M)m−のポリエステルおよび/もしくはポリアミド鎖または式U−(Y)x−T−N(R1)c−Dのポリアルコキシレート、あるいはそれらの混合物であり;
Dは、二塩基酸またはその無水物の残基であり;
mは、2〜100の正の整数であり;
R’は、水素またはC1〜50の置換されていてもよいヒドロカルビル基であり;
Gは、二価の結合またはカルボニルであり;
Mは、1つ以上のアミノカルボン酸、1つ以上のヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸の1つ以上のラクトンの残基、あるいはそれらの混合物であり;
eは、0〜vであって、vは、基U−(Y)x−T−N(R1)−A−またはQ1を持たないZ中のアミノおよび/またはイミノ基の最大可能数を表す。
[U−(Y)x−T−N(R1)c−A]d−Z(Q1)j−We (式1)
[式(1)の変数は本明細書中で上述されている]
によって表される分散剤を提供する。
[R2−O−(Y)x−T−N(R1)c−A]d−Z(Q1)j−We (式1a)
によって表される分散剤を提供し、式中、
jは、ゼロ、または1〜2000の整数であり;
dは、2〜3000、または4〜2000であり;
cは、0または1であり;
xは、2〜90であり;
R2は、独立して、HまたはC1〜30の置換されていてもよいヒドロカルビル基もしくはヒドロカルボニル(アシル)基であり;
R1は、独立して、HまたはC1〜30の置換されていてもよいヒドロカルビル基もしくはヒドロカルボニル基、またはエポキシドの残基、または置換されていてもよい(メタ)アクリル酸エステルもしくはアミド基の残基であり;
Yは、C2〜4のアルキレンオキシであり;Tは、C2〜4のアルキレンであり;
Aは、非芳香族ヒドロカルビル置換カルボン酸の残基であり;
Zは、ポリアミンおよび/またはポリイミンの残基であり;
Wは、酸化物、尿素または二塩基酸もしくはその無水物の残基を含み;
Q1は、独立して、式R’−G−(M)m−のポリエステルおよび/もしくはポリアミド鎖または式U−(Y)x−T−N(R1)−Dのポリアルコキシレート、あるいはそれらの混合物であり;
Dは、二塩基酸またはその無水物の残基であり;
mは、2〜100の正の整数であり;
R’は、水素またはC1〜50の置換されていてもよいヒドロカルビル基であり;
Gは、二価の結合またはカルボニルであり;
Mは、1つ以上のアミノカルボン酸、1つ以上のヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸の1つ以上のラクトンの残基、あるいはそれらの混合物であり;
eは、0〜vであって、vは、基R2−O−(Y)x−T−N(R1)c−A−またはQ1を持たないZ中のアミノおよび/またはイミノ基の最大可能数を表す。
[R2−O−(Y)x−T−N(R1)c−A]d−Z(Q1)j−We (式1a)
[式(1a)の変数は本明細書中で上述されている]
によって表される分散剤を含む組成物を提供する。
[R5−NR6−T−O−(Y)x−T−N(R1)c−A]d−Z(Q1)j−We
(式1b)
で表される分散剤を含む組成物を提供し、式中、
jは、ゼロ、または1〜2000の整数であり;
dは、2〜3000、または4〜2000であり;
cは、0または1であり;
xは、2〜90であり;
R1、R5およびR6は、独立して、HまたはC1〜30の置換されていてもよいヒドロカルビル基もしくはヒドロカルボニル基、またはエポキシドの残基、または置換されていてもよい(メタ)アクリル酸エステルもしくはアミド基の残基であり;
Yは、C2〜4のアルキレンオキシであり;Tは、C2〜4のアルキレンであり;
Aは、非芳香族ヒドロカルビル置換カルボン酸の残基であり;
Zは、ポリアミンおよび/またはポリイミンの残基であり;
Wは、酸化物、尿素または二塩基酸もしくはその無水物の残基を含み;
Q1は、独立して、式R’−G−(M)m−のポリエステルおよび/もしくはポリアミド鎖または式U−(Y)x−T−N(R1)−Dのポリアルコキシレート、あるいはそれらの混合物であり;
Dは、二塩基酸またはその無水物の残基であり;
mは、2〜100の正の整数であり;
R’は、水素またはC1〜50の置換されていてもよいヒドロカルビル基であり;
Gは、二価の結合またはカルボニルであり;
Mは、1つ以上のアミノカルボン酸、1つ以上のヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸の1つ以上のラクトンの残基、あるいはそれらの混合物であり;
eは、0〜vであって、vは、基R5−NR6−T−O−(Y)x−T−N(R1)c−A−またはQ1を持たないZ中のアミノおよび/またはイミノ基の最大可能数を表す。
[R5−NR6−T−O−(Y)x−T−N(R1)c−A]d−Z(Q1)j−We
(式1b)
[式(1b)の変数は本明細書中で上述されている]
によって表される分散剤を提供する。
本発明は、上記の分散剤および組成物を提供する。
(a)0.5〜30部の粒子状固体;
(b)0.5〜30部の式(1)(または(1a)もしくは(1b))の分散剤;
(c)40〜99部の有機液体;(ただし、部はすべて重量であり、量(a)+(b)+(c)=100である)
を含む。
中間体1は、クエン酸一水和物(4.91g、23.3mmol、Aldrichから)の存在する中でポリアルコキシレート(MeO+6EO+24PO)、(CH2)3NH2(50g、23.8mmol)を、窒素雰囲気下の150℃で、8時間攪拌することによって調製する。生成物の酸価は、23.2mgKOH/gと測定される。
中間体2は、およそのMW1650のポリエーテルアミンC12〜C15混合脂肪アルコール末端ポリプロポキシレートアミン(米国特許第5094667号において調製されたものと同じ、75重量%活性分)、(CH2)3NH2(50g、23.8mmol)およびクエン酸一水和物(5.0g、23.8mmol、Aldrichから)を、窒素雰囲気下の150℃で、8時間攪拌することによって調製する。生成物の酸価は、24.8mgKOH/gと測定される。
中間体3は、Jeffamine M2005(100g、50.6mmol、Huntsmannから)およびトリカルバリル酸(8.9g、50.6mmol、Flukaから)を、窒素雰囲気下の150℃で、10時間攪拌することによって調製する。得られる生成物は、コハク色の粘稠液(53g)である。生成物のIRスペクトルは、イミド基の存在(vmax1708cm−1)を示す。生成物の酸価は、27.4mgKOH/gと測定される。
中間体4は、Jeffamine M2005(23.7g、12mmol、Huntsmannから)およびアガリン酸(5g、12mmol、Sigma Aidrichから)を、窒素雰囲気下の150℃で、10時間攪拌することによって調製する。得られる生成物は、コハク色の粘稠液(27g)である。生成物のIRスペクトルは、イミド基の存在(vmax1708cm−1)を示す。生成物の酸価は、22mgKOH/gと測定される。
中間体5は、Jeffamine M2005(50g、25.3mmol、Huntsmannから)および1,2,3,4−ブタンカルボン酸(5.93g、25.3mmol、Aidrichから)を、窒素雰囲気下の150℃で、10時間攪拌することによって調製する。得られる生成物は、コハク色の粘稠液(54g)である。生成物のIRスペクトルは、イミド基の存在(vmax1708cm−1)を示す。生成物の酸価は、45mgKOH/gと測定される。
中間体6は、Jeffamine M2005(100g、50.6mmol、Huntsmannから)およびクエン酸(10.63g、50.6mmol、Fisherから)を窒素雰囲気下の150℃で、8時間攪拌することによって調製する。生成物は、コハク色の粘稠液(53g)であり、IRを用いる分析は、イミド基の存在(vmax1708cm−1)を示す。混合物の酸価は、26mgKOH/gと測定される。
中間体7は、Jeffamine M2070(50g、24.6mmol、Huntsmannから)およびエチレンジアミンテトラ酢酸二無水物(3.16g、12.3mmol、Aldrichから)を窒素雰囲気下の180℃で、16時間攪拌することによって調製する。生成物は、褐色の粘稠液(50g)である。IRによる生成物の分析は、イミド基の存在(vmax1708cm−1)を示す。混合物の酸価は、10.2mgKOH/gと測定された。
中間体8は、米国特許第6787600号におけるポリエステル11の生成物である。
中間体9は、無水コハク酸(2.5部、25mmol、Aldrichから供給)およびJeffamine(商標)M2005(51部、25mmol、Huntsmannから供給)を、窒素ガス雰囲気下で攪拌することにより調製する。温度を80℃に上げ、その混合物を8時間にわたり連続して攪拌する。生成物の赤外スペクトロスコピーは、無水物基が実質的に全部反応したことを示す。得られた生成物は、淡黄色の粘稠な油状物(53.5g)である。
(実施例1)
実施例1は、中間体1(53g)とPEI SP200(3.2g、日本触媒から)とを窒素雰囲気中120℃で6時間攪拌して反応させ、コハク色の液体(55g)を生じさせることによって調製する。その混合物の酸価は、16mgKOH/gと測定された。
(実施例2)
実施例2は、中間体2(53g)とPEI SP200(3.2g、日本触媒から)とを窒素雰囲気中120℃で6時間攪拌して反応させ、コハク色の液体(55g)を生じさせることによって調製する。その混合物の酸価は、14.5mgKOH/gと測定された。
(実施例3)
実施例3は、18gの中間体3を、ポリアリルアミンMW17000(10g、Aldrichから、20%水溶液)と窒素雰囲気中120℃で6時間反応させ、冷却してコハク色の粘稠なガム(19g)を生じさせることによって調製する。その混合物の酸価は、22.2mgKOH/gと測定される。
(実施例4)
実施例4は、30gの中間体3をPEI SP012(6g、日本触媒から)と窒素雰囲気中120℃で6時間反応させ、冷却してコハク色の粘稠な液体(33g)を生じさせることによって調製する。その混合物の酸価は、15.3mgKOH/gと測定される。
(実施例5)
実施例5は、30gの中間体3をPolymin P(4g、BASFから、50%水溶液)と窒素雰囲気中120℃で6時間反応させ、冷却してコハク色の粘稠な液体(31g)を生じさせることによって調製する。その混合物の酸価は、23.2mgKOH/gと測定される。
(実施例6)
実施例6は、18gの中間体4をポリエチレンイミンSP075(2.2g、日本触媒から)と窒素雰囲気中120℃で6時間反応させ、冷却してコハク色の粘稠な液体(19g)を生じさせることによって調製する。その混合物の酸価は、18.2mgKOH/gと測定される。
(実施例7)
実施例7は、20gの中間体5をポリエチレンイミンSP018(2g、日本触媒から)と窒素雰囲気中120℃で6時間反応させ、冷却してコハク色の粘稠なガム(19g)を生じさせることによって調製する。その混合物の酸価は、35mgKOH/gと測定される。
(実施例8)
実施例8は、18gの中間体5をペンタエチレンヘキサミン(1.5g、Aldrichから)と窒素雰囲気中120℃で6時間反応させ、冷却してコハク色の粘稠なガム(19g)を生じさせることによって調製する。その混合物の酸価は、31.1mgKOH/gと測定される。
(実施例9)
実施例9は、中間体6(54g)とPEI SP200(3.36g、日本触媒から)を窒素雰囲気下120℃で6時間攪拌することにより調製する。冷却すると、コハク色の粘稠な液体(55g)が得られる。酸価は、21mgKOH/gと測定され、塩基当量を測定すると1670である。
(実施例10)
実施例10は、中間体2(150g)とPEI SP018(8.82g、日本触媒から)を窒素雰囲気下180℃で6時間攪拌することにより調製する。冷却すると、その生成物は褐色の粘稠な液体(155g)である。酸価は、6.2mgKOH/gと測定される。
(実施例11)
実施例11は、中間体7(30g)をPEI SP050(2.5g、日本触媒から)と窒素雰囲気下120℃で6時間攪拌することにより調製する。冷却すると、その生成物は褐色の粘稠な液体(30g)である。酸価は、4.4mgKOH/gと測定される。
(実施例12)
実施例12は、中間体3(30g)とPEI SP012(6g、日本触媒から)を窒素雰囲気下120℃で6時間攪拌することにより調製する。冷却すると、その生成物はコハク色の粘稠な液体(34g)である。酸価は、23.2mgKOH/gと測定される。
(実施例13)
実施例13は、中間体5(10g)と中間体8(40g)をPEI SP075(5g、日本触媒から)と共に窒素雰囲気下120℃で6時間攪拌することにより調製する。冷却したときの生成物はコハク色の粘稠な液体(53g)である。酸価は、24.1mgKOH/gと測定される。
(実施例14)
実施例14は、中間体3(30g)と中間体9(6g)をPEI SP200(3g、日本触媒から)と共に窒素雰囲気下120℃で6時間攪拌することにより調製する。生成物はコハク色の粘稠な液体(37g)である。酸価は、17.3mgKOH/gと測定される。
(実施例15)
実施例15は、実施例5からの生成物(20g)と尿素(0.56g、9.4mmol、Aldrichから)とを、窒素雰囲気下120℃で18時間攪拌することにより調製する。20℃まで冷却した後、生成物はコハク色の粘稠な液体(19g)として得られる。
(実施例16)
実施例16は、実施例6からの生成物(15g)と無水コハク酸(1.5g、15mmol、Aldrichから)とを、窒素雰囲気下80℃で2時間攪拌することにより調製する。冷却すると、コハク色の粘稠な液体(18g)が得られる。酸価は、53.7mgKOH/gと測定される。
(実施例17)
実施例17は、実施例9からの生成物(20g)と35%過酸化水素水溶液(2.5g)とを、窒素雰囲気下80℃で、過酸化水素が実質的に反応を完了するまで(ヨウ素デンプン紙を用いる陰性の結果により確認)4時間攪拌することにより調製する。生成物は、冷却すると、コハク色の粘稠な液体(19g)を生ずる。
(実施例18)
実施例18は、実施例9からの生成物(20g)と硫酸ジメチル(0.75g、5.9mmol、Aldrichから)とを、窒素雰囲気下90℃で、硫酸ジメチルのすべてが実質的に反応するまで(ブロモクレゾールグリーン指示薬による指示として)4時間攪拌することにより調製する。淡黄色の粘稠な液体(18g)が得られる。その塩基当量は2850と測定される。
一連のマゼンタミルベースを、実施例1〜2および比較例1を利用して調製する。そのミルベースは、実施例1〜18(0.45g)を、MPA:ブタノールの比が4:1の溶媒混合物7.55g中に溶解することによって調製する(MPA=メトキシプロピルアセテート)。ガラスビーズ(3mm、17部)およびMonolite Rubine 3B(Heubachから、2.0部)を加え、その混合物を水平型シェーカーにより16時間振とうする。得られた分散体を、次に流動性についてAからE(良好から不良)の任意の尺度を用いて評価する。各試料に対して得られた混練性の評価を表1に示す。
上で言及したそれぞれの文献は、参照により本明細書に組み込む。実施例における、または別に明確に示されている場合を除いて、材料の量、反応条件、分子量、炭素原子の数などを特定している本文中のすべての数量は、「約」の語によって修飾されるものと理解されたい。別に示されていない限り、本明細書に言及されているそれぞれの化学物質または組成物は、市販等級で存在することが通常は理解されている、異性体、副生成物、誘導体、およびその他の物質を含有し得る市販等級の材料であると解釈すべきである。しかしながら、任意の溶媒または希釈油を除いて、別に示されていない限り、市販材料中に慣例的に存在し得る各化学成分の量が存在する。本明細書に示されている、量、範囲、および比率の上限および下限は、独立して組み合わせることができるものと理解されたい。
Claims (8)
- 3個以上の酸基を含有する非芳香族ヒドロカルビル置換カルボン酸の残基(A)を含む分散剤であって、該分散剤が次式とその塩によって表される分散剤
[U−(Y)x−T−N(R1)c−A]d−Z(Q1)j−We (式1)
[式中、
jは、ゼロ、または1〜2000の整数であり;
dは、2〜3000であり;
cは、0または1であり;
xは、2〜90であり;
Uは、R2−O−、−NR3R4、またはR5−NR6−T−O−であり;
R2は、独立して、HまたはC1〜30の置換されていてもよいヒドロカルビル基もしくはアシル基であり;
R1、R3、R4、R5およびR6は、独立して、HまたはC1〜30の置換されていてもよいヒドロカルビル基もしくはヒドロカルボニル基、またはエポキシドの残基、または置換されていてもよい(メタ)アクリル酸エステルもしくはアミド基の残基であり、該(メタ)アクリル酸エステルもしくはアミド基が置換されているとき、その置換基は、ヒドロカルビル基、アルキルまたはアリール基であり;
Yは、C2〜4のアルキレンオキシであり;Tは、C2〜4のアルキレンであり;
Aは、3個以上の酸基を含有する非芳香族ヒドロカルビル置換カルボン酸の残基であり;
Zは、ポリアミンおよび/またはポリイミンの残基であり;
Wは、酸化物、尿素または二塩基酸もしくはその無水物の残基を含み;
Q1は、独立して、式R’−G−(M)m−のポリエステルおよび/もしくはポリアミド鎖または式U−(Y)x−T−N(R1)c−Dのポリアルコキシレート、あるいはそれらの混合物であり;
Dは、二塩基酸またはその無水物の残基であり;
mは、2〜100の正の整数であり;
R’は、水素またはC1〜50の置換されていてもよいヒドロカルビル基であり、R’が置換されているとき、その置換基は、1つ以上のエーテル基あるいは2つ以上のエーテル基であり;
Gは、二価の結合またはカルボニルであり;
Mは、1つ以上のアミノカルボン酸、1つ以上のヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸の1つ以上のラクトンの残基、あるいはそれらの混合物であり;
eは、0〜vであって、vは、基U−(Y)x−T−N(R1)c−A−またはQ1を持たないZ中のアミノおよび/またはイミノ基の最大可能数を表し、
R1〜R6が置換ヒドロカルビル基であるとき、その置換基は、C1〜10−アルコキシ、カルボニル、スルホニル、カルバモイル、スルファモイル、ハロゲン、ニトリル、ウレイド、ヒドロキシル、ウレタンまたはエステルである]。 - 非芳香族ヒドロカルビル置換カルボン酸の残基(A)が、3〜4個のカルボン酸基を含む、請求項1に記載の分散剤。
- 3個以上の酸基を含有する非芳香族ヒドロカルビル置換カルボン酸の残基(A)が、2−ヒドロキシ−1,2,3−ノナデカントリカルボン酸、クエン酸、1,3,5−シクロヘキサンネトリックカルボン酸、1,2,3−プロパントリカルボン酸、1−プロペン−1,2,3−トリカルボン酸、N−[1,2−ジカルボキシエチル]−L−アスパラギン酸、1,2,5−ペンタントリカルボン酸、1,3,5−ペンタントリカルボン酸、3−ブテン−1,2,3−トリカルボン酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)、エチレンジアミンテトラプロピオン酸、N,N’−エチレンジ−(L−アスパラギン酸)、またはそれらの混合物、またはそれらの酸ハロゲン化物、またはそれらの無水物の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の分散剤。
- 3個以上の酸基を含有する非芳香族ヒドロカルビル置換カルボン酸の残基(A)が、クエン酸、2−ヒドロキシ−1,2,3−ノナデカントリカルボン酸、1,3,5−ペンタントリカルボン酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、またはそれらの混合物、またはそれらの酸ハロゲン化物を含む、請求項3に記載の分散剤。
- Yが、C3〜4のアルキレンオキシであり、(Y)xによって表される鎖が、−CH2CH2CH2CH2O−、−CH2CH(CH3)O−または−CH2−CH(CH2−CH3)−O−である、請求項1に記載の分散剤。
- Wが、マレイン酸、マロン酸、コハク酸およびフタル酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸、無水コハク酸、無水フタル酸および無水トリメリット酸、または該無水物のエステル無水物もしくは酸ハロゲン化物からなる群から独立して誘導された残基である、請求項1に記載の分散剤。
- Zによって表される基が、ポリエチレンイミンの残基である、請求項1に記載の分散剤。
- dが4〜2000である、請求項1に記載の分散剤。
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