JP6118909B2 - 有機ゲル化剤としての14−ヒドロキシエイコサン酸ベース脂肪酸アミド - Google Patents

有機ゲル化剤としての14−ヒドロキシエイコサン酸ベース脂肪酸アミド Download PDF

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Description

本発明は、モノアミドまたはジアミドであってよい14−ヒドロキシエイコサン酸ベースの脂肪酸アミドに、および特にコーティング、成形、マスチックもしくはシーリング組成物または化粧組成物中での有機ゲル化剤またはレオロジー添加剤とも呼ばれる薬剤としての、これの使用に関する。
脂肪酸アミドおよび特に12−ヒドロキシステアリン酸をベースとするジアミドは、有機ゲル化剤、即ち比較的低い質量濃度(1質量%未満)でもあらゆる種類の有機溶媒をゲル化させることができる小型有機分子として、またはレオロジー添加剤、即ち塗布製剤のレオロジーを調節する添加剤としてすでに公知である。これらによって、例えばチキソトロピーまたは偽可塑性を得ることが可能となる。
特許文献1(米国特許出願公開第2011/251294号明細書)は、各種溶媒における各種用途のための低分子量ゲル化剤としての、特に12位にてヒドロキシ化されているC18モノアミド、モノアミンまたはモノ酸誘導体について記載している。前記文献は、以下で14−HEAもしくは14HEAとも呼ばれる14−ヒドロキシエイコサン酸アミドまたはこのようなヒドロキシ酸に関連付けられたいずれの性能も記載または示唆していない。
特許文献2(欧州特許第2098502号明細書)は、印刷中に固体インクの融点を超える温度にて相変化を受ける固体ホットメルトインクのためのビヒクルとして好適である、C−C200モノアミンまたは一酸をベースとするモノ−、ジ−またはテトラアミド、より詳細には環式1,2−シクロヘキサンジアミンまたは二酸を、および機能として(as function)C−C200一酸またはモノアミンをベースとするジアミドについて記載している。これらのアミドの固体インクのためのビヒクルとしての役割は、構成成分の数、ひいてはインクのコストを低減することと、固体インク組成を均一にすることである。これらのアミドの溶媒媒体中での有機ゲル化剤としての性能については記載または示唆されず、14−HEAをベースとするアミドもこのようなものとして記載または示唆されていない。
特許文献3(国際公開第2010/100939号パンフレット)は、1,2−シクロヘキサンジアミンまたは二酸を、およびC15−C21モノアミンまたは一酸をベースとする脂環式構造のジアミドの混合物を油ゲル化剤として記載している。前記文献は、14−HEAをベースとするアミドを有機ゲル化剤として記載または示唆していない。
特許文献4(米国特許第4128436号明細書)は、レオロジー制御剤としての、ヒドロキシステアリン酸、飽和脂肪族1級ジアミンおよびC−C10二酸または水素添加脂肪酸ダイマー二酸をベースとするオリゴマー構造のジアミド(オリゴアミド)について記載している。14−HEAベースアミドは、特に有機ゲル化剤として記載または示唆されていない。
特許文献5(米国特許出願公開第2012/129735号明細書)は、油井用の、レオロジーを制御するための、特に採取した石油の圧送中に、より低温の区域を有する掘削油井上部での粘度の上昇を低下させるための、油井用掘削流体添加剤としての、1級ジアミンおよびC12−C22カルボン一酸をベースとするジアミドについて記載している。14−HEAから誘導したアミドをベースとする有機ゲル化剤については、言及または示唆されていない。
非特許文献1(「Thermal Behavior of Prospective Hydroxy Acid Grease Thickeners」,JAOCS,68,3,139−143(1991))は、脂肪族ヒドロキシ酸の金属塩、特にリチウム塩およびこの熱挙動について記載し、潤滑機能を有するグリース用の潜在的なゲル化剤としてのこれらの使用について示唆しているが、実現可能性についての例証および実験による証拠はない。実際のところ、この示唆は、熱的挙動に関して調べた金属塩にのみ限定され、金属塩の挙動は対応する塩化されていない酸の挙動とは異なる。有機ゲル化剤としての14−HEAをベースとするアミドについて特に言及または示唆されていない。
以下で12HSAまたは12−HSAとも呼ばれる12−ヒドロキシステアリン酸は、脂肪族アミドを調製するための出発物質として、すでによく使用されている。しかし、このヒドロキシカルボン酸は、唯一の供給源がヒマシ油である経路から誘導される。ヒマシ油を直接またはこれの誘導体の形態で広範に使用する、ある用途の急速な発展のために、ヒマシ油の消費量はかなり増加して、入手可能性やヒマシ油経路から誘導されるこれらの出発物質、例えば12−HSAの価格に関する緊張状態の問題が生じている。ゆえに、ヒマシ油とは無関係の経路から誘導される新たな出発物質を求めて、12−HSAの代わりの解決策を見出そうという要求が高まりつつあり、この経路は豊富であるとともに、一部または完全に、好ましくは完全に、12−HSAを満足な有機ゲル化またはレオロジー性能品質で代替できる再生可能源(または生物学的起源)でもある。有機ゲル化剤は、定義により、有機溶媒媒体中で可逆性ゲルを得られるようにする添加剤である。これは、微細な網目構造を生じる系の具体的な分子構成によって、一方は、有機ゲル化剤の分子間の具体的な相互作用によって、他方は前記溶剤と有機ゲル化剤の前記分子との相互作用によって可能となる。可逆性は、剪断率および/または温度の上昇によってこの微細な網目構造が(反比例による)可逆的に破壊されるように、剪断率および温度を調節することによって得られる。
米国特許出願公開第2011/251294号明細書 欧州特許第2098502号明細書 国際公開第2010/100939号 米国特許第4128436号明細書 米国特許出願公開第2012/129735号明細書
「Thermal Behavior of Prospective Hydroxy Acid Grease Thickeners」,JAOCS,68,3,139−143(1991)
本発明は、12−ヒドロキシステアリン酸(12−HSA)が著しく低減された、または好ましくは12−HSAの含有率がゼロのモノアミドおよび/またはジアミド、好ましくはジアミドであってよい新規な脂肪族アミドに関する。
このことは一部および好ましくは全部の12−HSAを、具体的な飽和脂肪族ヒドロキシカルボン酸:レスクエレラ(Lesquerella)種子から抽出することによって製造されたレスクエロール油(lesquerolic oil)に、ゆえにレスクエレラの栽培に由来する、14−ヒドロキシエイコサン酸(以下で14−HEAまたは14HEAとも呼ばれる。)で置換することによって行う。このことは特にチキソトロピー力に関して、有機ゲル化剤の完全に満足な性能品質を維持しながら達成され、該性能品質は、ある場合において、従来技術の有機ゲル化剤、例えば12−HSAのみをベースとするジアミドとちょうど同程度であり、12−HSAのヒドロキシ酸異性体にから誘導されたある有機ゲル化剤よりもはるかによいことがある。14−ヒドロキシエイコサン酸は、レスクエレラ種子から抽出したレスクエロール油から誘導される。14−ヒドロキシエイコサン酸は、前記油の(メタノールによる)エステル交換、続いてのエステル交換生成物の水素添加および最後の、14−ヒドロキシエイコサン酸を得るための前記水素添加エステルの加水分解によって調製してよい。14−HEAのメチルエステル含有量は、メチルエステルの混合物の選択的液液抽出によって濃縮される。水素添加前にエステル形態で存在するレスクエロール酸は、14−ヒドロキシエイコセン−11−酸である。水素添加によって14−HEAが得られる14−ヒドロキシエイコセン−11−酸を得るための方法は、米国特許第3057893号明細書に、特に実施例1に記載されている。従って部分または全置換は、得られたアミド生成物のレオロジー性能品質に影響を及ぼしてはならず、同時に再生可能起源の出発物質を用いて永続的な環境を尊重する必要がある。上で引用したように調製した14−ヒドロキシエイコサン酸は、これの不純物中に、14−ヒドロキシエイコサン酸の調製のために開始時に使用したレスクエレラ油中のリシノール酸の存在から誘導された12−ヒドロキシステアリン酸を含有してよい。この非常に限定された存在、(14−HEAの製造時の)一般に3%未満の、14−HEAに関連する12−HSAはここでは考慮しないが、12−HSAの存在または非存在を考慮する場合、この存在または非存在は、潜在的に残留して14−HEAと関連する12−HSAに加えて添加された12−HSAの存在または非存在を意味する。
この目的で、本発明の第1の主題は、酸12−HSAが一部および好ましくは全部、即ち100%まで14−ヒドロキシエイコサン酸(14−HEA)によって置換されている、脂肪酸アミド、特にモノおよび/またはジアミド、好ましくはジアミドである。14−HEAによる「全置換」という用語は、本明細書では、上で説明したように、(使用するような)14−HEAは潜在的な残留不純物として限定量の12−HSAを含有することがあるため、14−HEAと関連していない12−HSAの添加がないことを意味する。ゆえに12−HSAの量は、14−HEAと関連していない添加量に一致する。本主題の特定の選択肢は、特にジアミドが大部分の割合を占める、モノアミドおよびジアミドの混合物である。
本発明は、有機ゲル化剤に、より詳細には前記アミドを含むレオロジー剤におよび前記アミド自体の使用にも関する。
最後に、本発明は、レオロジー剤として、本発明による少なくとも1つのアミドを含む、有機バインダー組成物も含む。
ゆえに本発明の第1の主題は、
a)・特にC−C12、好ましくはC−Cおよびより優先的にはC−Cモノアミンおよび/もしくはジアミンであってよい直鎖脂肪族アミン、ならびに/または
・C−C18および好ましくはC−C12脂環式アミン、ならびに/または
・好ましくはC−C12である芳香族アミンより選択される少なくとも1つのアミンであり、前記ジアミンa)が好ましくはC−C12、特にC−Cおよびより優先的にはC−C直鎖脂肪族アミンであり、
b)12−ヒドロキシステアリン酸の非存在下または存在下の14−ヒドロキシエイコサン酸、
c)場合により、C−C18、好ましくはC−C15およびより優先的にはC−C12非ヒドロキシル化飽和直鎖カルボン酸より選択される少なくとも1つの一酸、
d)場合により、特にC−C12、好ましくはC−Cおよびより優先的にはC−C直鎖脂肪族アミンより選択されるジアミンおよび/もしくはモノアミンであってよい、a)と異なる少なくとも1つの第2のアミン
を含む、反応混合物の反応の少なくとも1つの生成物を含む脂肪酸アミドである。
第一の好ましい可能性により、前記アミドはジアミドであり、この場合、前記アミンa)およびd)はジアミンである。
しかし、本発明は前記アミドがモノアミドである場合も含み、この場合、このモノアミドは、a)によるジアミンおよび/またはモノアミンと一酸b)および場合により一酸、例えばc)との反応から、ジアミンの反応の場合には1/1のジアミン/一酸の総モル比で生じてよい。より詳細には、後者の場合において(ジアミン)、前記モノアミドは実際には、モノアミド−アミンである。この場合、反応は、一酸b)(場合によりc)と共に)を前記ジアミンに徐々に添加することによって行う。
より優先的には、本発明によるモノアミドは、a)によるモノアミンおよびb)による14−HEAから誘導される。
別の選択肢により、本発明による前記アミドは、ジアミドおよびモノアミドであってよく、このことはジアミドとモノアミドとの混合物を意味し、好ましくは前記ジアミドは大部分のモル量を占める。このようなジアミドおよびモノアミドの混合物は、アミンa)としておよび場合によりアミンd)としてジアミンとモノアミンとの混合物を使用することによって得られてよい。
特定の場合により、前記12−ヒドロキシステアリン酸は、本発明による前記アミド中に、前記アミドがモノアミドまたはジアミドであるかにかかわらず、存在してよく、この場合、14−ヒドロキシエイコサン酸のモル含有率は、構成成分b)、即ちヒドロキシ酸b)すべてに対して、10%から99%の、好ましくは20%から99%の、より優先的には30%から99%の範囲に及んでよい。
より詳細には、本発明の前記アミド、モノアミドおよび/またはジアミドならびに特にジアミドにおいて、前記構成成分b)は、14−ヒドロキシエイコサン酸および12−ヒドロキシステアリン酸(12HSAまたは12−HSA)の混合物であり、好ましくは20/80から99/1の、より優先的には30/70から99/1の範囲に及ぶ14−ヒドロキシエイコサン酸(14−HEA)の12−HSAに対するモル比を有する。
最も好ましい別の選択肢により、モノアミドまたはジアミド、特にジアミドであってよい前記アミドにおいて、12−ヒドロキシステアリン酸は、前記構成成分b)中に存在せず、14−ヒドロキシエイコサン酸で完全に、即ち100%置換されている。
特定の好ましい場合により、前記アミドはジアミドであり、前記アミンa)および場合によりd)は、上で定義したように、対応するジアミンである。前記アミドは、特に、定義したような構成成分の反応の生成物としてのアミドの混合物であってよい。前記アミドは、例えばアミンa)およびd)の混合物に、特にa)および場合によりd)のジアミンおよびモノアミンの混合物に相当する。ゆえに、ジアミンa)および場合によりジアミンd)の場合、ジアミドの混合物があり得る。モノアミンa)および場合によりd)の場合、モノアミンならびにゆえに結果として、ヒドロキシル酸b)に対応するモノアミドおよび場合により一酸c)の混合物となる。ジアミンおよびモノアミンの混合物の場合、前記アミンa)およびd)に対応する数種のモノアミドおよび数種のジアミドの混合物となる。
前記ジアミドのより詳細な選択肢により、ジアミドは、12−HSAが非存在であるときには、同じヒドロキシル酸b)をベースとする、または12−ヒドロキシステアリン酸が前記ジアミド中に存在するときには、14−HEAおよび12−HSAである2つの異なるヒドロキシ酸b)をベースとする2個のアミド官能基を有する。14−ヒドロキシエイコサン酸および12−ヒドロキシステアリン酸の混合物は、モノアミドの場合の本発明の範囲から除外されず、この場合、この混合物は、アミンa)の性質によるおよび場合によりアミンd)の性質による混合物の可能性に加えて、引用したように、各ヒドロキシ酸b)に対応する2つのモノアミドの混合物の形態においてのみ可能である。
本発明の別の好ましい選択肢により、前記一酸c)は、前記ヒドロキシ酸b)の前記一酸c)に対するモル比が1/2から4/1であるような含有率で存在する。なおより詳細には、本発明の前記アミドがジアミドである場合、ジアミドはヒドロキシ酸b)をベースとするアミド官能基および前記一酸c)をベースとする別の官能基を有してよく、このことはモル比b/cが1/1であることを意味する。
一般に、アミン/酸(カルボキシ)モル比は、0.9から1.1の範囲に及んでよく、好ましくは1/1の化学量論比に相当する。
別の可能性により、本発明の前記アミドは、アミンa)およびおそらくアミンd)と一酸b)およびおそらく一酸c)との前記反応混合物における反応から誘導されたような、少なくとも2つの、好ましくは少なくとも3つの異なる反応生成物を含む。ゆえに前記アミドは、本発明によるジアミドである場合、上記のようなジアミンa)およびおそらくジアミンd)と前記一酸b)およびc)の前記混合物中の2つまたは3つの異なる反応生成物の混合物であってよい。この可能性のより詳細な場合により、本発明の前記アミドはジアミドであり、ジアミドは、以下の式:
−b1−a1−c1
−b1−a1−b1
および好ましくは:
−b1−a1−c1
−b1−a1−b1
−b1−a2−b1を有する生成物の混合物を含んでよく、a1:2個のアミド基−NHC(=O)−を有する、a)によるジアミン残基、a2:2個のアミド基−NHC(=O)−を有するd)によるジアミン残基、b1:カルボキシル基のない14−ヒドロキシエイコサン酸(14−HEA)およびc1:カルボキシル基のないc)による非ヒドロキシル化一酸残基である。
別の選択肢により、本発明による前記アミドは1つ以上のジアミドと1つ以上のモノアミドとの混合物であり、前記ジアミドは特に大部分のモル量を占め、前記アミンa)および場合により前記ジアミンd)はジアミンとモノアミンとの混合物である。「ジアミンとモノアミンとの混合物」という用語は本明細書では、1つ以上のジアミンと1つ以上のモノアミンとの混合物を意味して含む。
前記アミドがジアミドであるときに、ジアミンであるアミン構成成分a)にとって好適で好ましい直鎖脂肪族アミンの例として:エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレン(またはテトラメチレン)ジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、好ましくはエチレンジアミンおよびヘキサメチレンジアミンが挙げられる。
モノアミンアミン構成成分a)として:エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、エタノールアミンならびに好ましくはエチルアミン、プロピルアミンまたはヘキシルアミンおよびエタノールアミンが挙げられる。
前記アミドがジアミドであるときにジアミンであるアミン構成成分a)によってなお好適である脂環式ジアミンの例として:シクロヘキサン−1,3−、−1,4−および−1,2−ならびに特に−1,3−または−1,4−ジアミン、イソホロンジアミン、ビス(アミノメチル)−1,3−、−1,4−または−1,2−シクロヘキサン(m−、p−またはo−キシリレンジアミンの水素添加からそれぞれ誘導)、好ましくはビス(アミノメチル)−1,3−または−1,4−シクロヘキサン、デカヒドロナフタレンジアミン、ビス(3−メチル、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン(BMACM)またはビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン(BACM)、1−{[4−(アミノメチル)シクロヘキシル]オキシ}プロパン−2−アミンが挙げられる。好ましい脂環式ジアミンは:シクロヘキサン−1,3−、−1,4−ジアミン、ビス(アミノメチル)−1,3−、−1,4−または−1,2−シクロヘキサン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタンより選ばれる。
モノアミドアミドの場合における脂環式モノアミンa)例として、シクロヘキシルアミンおよびイソホリルアミンが挙げられる。
前記アミドがジアミドであるときのジアミンアミン構成成分a)としての芳香族ジアミンの好適および好ましい例としては:m−、p−キシリレンジアミン、m−、p−フェニレンジアミンおよびm−、p−トリレンジアミンが挙げられる。
芳香族モノアミン構成成分a)としては:ベンジルアミン、キシリルアミンおよびトリルアミンが挙げられる。一酸c)の例としては:ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸としても公知のドデカン酸またはステアリン酸が挙げられる。以下の:ヘキサン酸、オクタン酸、ノナン酸およびデカン酸が好ましい。
任意である第2のアミンd)は、この選択ではアミンd)がアミンa)と異なることを除いて、上の直鎖脂肪族アミンa)について定義した通りである。
構成成分b)に関して、構成成分b)は14−ヒドロキシエイコサン酸である具体的なヒドロキシ酸をベースとして、混合物として12−ヒドロキシステアリン酸を含んでよく、好ましくはb)は、いずれの12−ヒドロキシステアリン酸も含まない。
14−ヒドロキシエイコサン酸は、レスクエレラ属(Lesquerella genus)の産油植物の種子より得てよい。
得られた油は主に、14−ヒドロキシ−11−エイコセン酸である、レスクエロール酸のトリグリセリドを含有する。油は、少ない量ではあるが、14−ヒドロキシ−11,17−エイコサジエン酸である、オーリコリン酸(auricolic acid)油も含有する。油形態の、即ちトリグリセリドの形態のこれらの2つの酸は、具体的な処理の後および水素添加の後に、同じヒドロキシル化飽和脂肪酸:14−HEAを生じる。供給源として使用するレスクエレラ属の種に応じて、脂肪酸の割合は変わるものであり、油はとりわけ、12−ヒドロキシ−9−オクタデセン酸であるリシノール酸油の残留部分および12−ヒドロキシ−9,15−オクタデカジエン酸であるデンシポリン酸の残留部分を含有してよい。これらの最後の2つのヒドロキシル化脂肪酸油は、処理および水素添加工程の終了時に、酸14−HEAとして回収される最終生成物の3重量%を超えない、12−HSAの残留部分を潜在的に形成する。14−HEAと関連する残留12−HSAのこのような低いパーセンテージは、前記構成成分b)中での12−HSAの存在または非存在について言及するときには、b)によって定義された酸では考慮されないことに留意されたい。このことは、本発明により、b)における12−HSAの存在または非存在が12−HSAの添加のみに関連付けられていて、14−HEAとは無関係である、即ち使用した14−HEA中の12−HSAの残留含有量とは無関係であることを意味する。
レスクエロール油の脂肪酸画分への変換は、回数および順序が変わり得る連続ステップによって行うことができる。
油にはゆえに、第1のメタノリシス処理、即ちメタノールの存在下でのエステル交換を行ってよい。得られたメチルエステルには、グリセロールから分離され、ヒドロキシル化脂肪酸メチルエステルにより相の一方を濃縮できるようにする液液抽出を行う。この相に水素添加が行われ、ヒドロキシル化および飽和脂肪族メチルエステルを生じる。最終ステップの間に、エステルは加水分解されて、遊離カルボン脂肪酸の形態で脂肪鎖を放出する。
メタノリシス、水素添加およびヒドロキシル化画分濃縮のステップは、独立していてよく、順序を逆にしてよい。ゆえに水素添加ステップは直接、油に、粗メチルエステル、濃縮メチルエステルに、および遊離脂肪酸にも行ってよい。
さらに、これらの工程において、濃縮ステップは、得ることが望まれる14−HEAの純度の程度に応じて任意である。
本発明の別の主題は、本発明のアミドの、特にジアミドの、有機ゲル化剤としての、好ましくはレオロジー剤または添加剤としての、より詳細には予備活性化ペースト形態での、可塑剤中または有機溶媒中の予備濃縮組成物中での使用に関する。特にこの使用は、コーティング、結合もしくは接着剤、成形、マスチックもしくはシーリング組成物または化粧組成物に関する。
別の主題は、本発明により上で定義した少なくとも1つのジアミドを含む、有機ゲル化剤、好ましくはレオロジー添加剤に関する。より詳細には、前記有機ゲル化剤は、予備活性化ペースト形態の、有機可塑剤中または有機溶媒中の予備濃縮組成物中のレオロジー剤または添加剤、特にチキソトロピー剤または添加剤である。
本発明は、本発明により上で定義したような少なくとも1つのジアミドを含み、より詳細には予備活性化ペースト形態の有機可塑剤中または有機溶媒中の予備濃縮組成物中の、有機ゲル化剤、好ましくはレオロジー剤または添加剤も含む。このような予備濃縮予備活性化ペーストの調製は、国際公開第2008/0153924号の記載に従って行うことができる。
最後に、本発明は、レオロジー剤として、本発明により上で定義したような少なくとも1つのアミドを含む、有機バインダー組成物を含む。より詳細には、前記有機バインダーは、塗料、ワニス、インクもしくはゲル化下塗り(renderings)より選択されるコーティング組成物のためのバインダーまたは結合もしくは接着組成物のためのバインダーまたはマスチックもしくはシーリング剤用もしくは剥離剤組成物のためのまたは成形組成物のための、または最後に化粧組成物のためのバインダーである。好ましくは、前記バインダーは、エポキシ樹脂、不飽和および飽和ポリエステル、ビニルエステル、アルキド、シラン樹脂、ポリウレタン、ポリエステルアミド、溶媒ベースアクリル系樹脂、即ち有機溶媒媒体中の樹脂、多官能性アクリル系モノマーおよび/もしくはオリゴマーまたは反応性希釈剤を含むアクリルアクリル系樹脂または反応性もしくは非反応性溶媒で希釈した不活性樹脂より選択される。本発明による不活性樹脂は、塩素化もしくは非塩素化エラストマーまたは他の、例えばビニルクロリドをベースとする塩素化非エラストマー性ポリマーである。反応性溶媒は前記樹脂が可溶性であるモノマーであってよく、非反応性溶媒は化学的に不活性である前記樹脂のための有機溶媒であってよい。
成形組成物は特に、繊維強化複合材を含む複合材のための成形組成物、または船体もしくは複合材パネルなどの、例えばSMCもしくはBMCまたは積層型の成形部品のための、またはキャスティングによって成形された部品のための、またはガンを用いた噴霧によってもしくはブラシによってもしくはローラーによって組成物を塗布した成形部品のための組成物である。
これらの具体的な添加剤によって、マスチック、結合、接着またはコーティング組成物、例えば塗料、ワニス、ゲル化下塗りまたはインクまたは成形もしくはシーリング組成物または化粧組成物の粘度を調節することが可能となる。
本発明によるアミドは、平均粒径が5から15μmの範囲に及ぶ微粉化粉末の形態である。
塗布組成物、例えばコーティング組成物、例えば塗料、ワニス、ゲル化下塗りまたはインクまたは結合もしくは接着組成物中でまたはシーリング剤もしくはマスチック組成物もしくは成形組成物もしくは化粧組成物中で有機ゲル化添加剤およびより詳細にはチキソトロピー添加剤として使用されるために、前記アミドは、これのチキソトロピー性を有するために活性化する必要がある。第1の好ましい選択肢により、このことは室温にて液体であり、アミドおよび最終用途に適していて、国際公開第2008/0153924号に記載するような予備活性化ペースト形態で予備活性化されている、有機可塑剤または有機溶媒中の前記アミドの予備濃縮組成物中の最終用途組成物とは独立して行ってよい。この場合、この予備活性化アミド組成物は、前記アミドがこれの「予備活性化された」「予備濃縮」ペースト組成物が添加されてすでに活性化され、最終用途に適している限り、最終用途組成物に活性化の必要なしに添加される。この場合、製剤者である最終使用者は、このように添加された前記予備活性化アミドが前記最終用途組成物中に混合されるや否やこの性質を与える限り、自分の製剤を活性化する必要はない。
最終用途に適した(適合した)媒体中での予備濃縮予備活性化ペースト形態で予備活性化できないならば、前記アミドの活性化は、第2の選択肢に従って、最終使用者によってではなく、最終用途組成物中で現場で行ってよい。本発明のアミドは、このように予備活性化および予備濃縮ペースト形態で予備活性化させてよい。
この活性化は、最終の最適なレオロジー特性を発現させるために、温度条件および系に応じて、高速剪断および生成物に応じて120℃近くにまで及ぶことがある温度上昇による対応する加熱を、ならびに必要最小限の時間も必要とする。これらの添加剤は、これらが含まれる組成物に、顕著な剪断減粘、即ち剪断力が上昇したときの粘度の低下、続いての時間に依存する粘度の回復(ヒステリシス効果と同等)を特徴とする、チキソトロピー挙動を与える。ゆえにこの種の添加剤は、最終組成物に静止時の高い粘度、保管時のこの粘度の良好な安定性、良好な抗沈降性、易塗布性および塗布後の易押出性ならびに塗布した後の良好なたれ抵抗を特徴とする、優れた塗布特性を与える。
本発明の脂肪酸アミドは、a)による少なくとも1つの1級アミンとb)による飽和脂肪族ヒドロキシカルボン酸との間での、場合によりc)によるモノカルボン酸の存在下での、場合によりd)による第2の1級ジアミンの存在下での縮合(縮合反応)によって得られてよく、a)、b)、c)およびd)は本発明により上で定義された通りである。反応生成物は、場合により水素添加ヒマシ油または(特定の選択肢として)水素添加レスクエロール油で、この場合(前記油での希釈)、場合に応じて、全アミド+水素添加ヒマシ油または水素添加レスクエロール油に対して10重量%から100重量%の範囲に及んでよい含有率で希釈してよく、好ましくは20重量%から100重量%に及ぶ含有率が使用される。水素添加ヒマシ油または水素添加レスクエロール油を使用して、最終混合物(アミド+水素添加ヒマシ油または水素添加レスクエロール油)の最終用途製剤の組成物に対する親和性に適応することができる。
水素添加ヒマシ油または水素添加レスクエロール油の希釈の場合、添加は140から220℃の間の温度で行う。添加の終了時に、固体塊が得られ、これを粉末形態に粉砕する。
前記脂肪酸アミドは、このように上記のように予備活性化した粉末またはペースト形態で使用することができる。粉末は100μm未満の、好ましくは50μm未満の粒径を有し、より優先的には前記アミドの少なくとも90%が20μm未満の、好ましくは15μm未満の粒径を有する。
以下の実験項に記載した実施例は、本発明およびこれの性能品質を説明するために示され、決して請求する範囲を制限するものではない。
実験項
I−使用した出発物質
Figure 0006118909
II−使用した方法および試験
製剤を2種類の試験:流動抵抗(たれ抵抗)の試験および各種の剪断率における粘度の評価によって評価した。
−流動抵抗の試験
この試験は、重力によるたれに対するコーティングの抵抗を確認することができる、たれコントローラ(シーンインストルメンツ(R)製のレベリング/たれテスター)を使用して行う。このコントローラは、ステンレス鋼製でフラットブレードを装備し、値が大きくなる切り込みを備えている。
試験は、異なる厚さの平行な塗料ストリップをたれコントローラによってコントラストストリップ上に配置することに存する。コントラストカードを、ただちに垂直位置に、最も薄いフィルムを上にして配置する。塗料ストリップが合流する厚さは、たれ傾向を示す(抵抗性能が認められる。)。
−粘度の評価
これはBrookfield(R)RV粘度計を25℃にて使用して評価する(スピンドル:S4)。スピンドル速度を50rpm(回転/分)に設定して、各塗料の粘度を、この粘度が安定したら測定する。操作を20rpm、10rpm、5rpmおよび1rpmの速度で反復する。
III−有機ゲル化剤およびレオロジー添加剤の調製およびキャラクタリゼーション
III−1 14−HEAの調製
A1)レスクエレラ油からの水素添加レスクエレラ脂肪酸の調製
レスクエレラ油:レスクエレラ種子からの製造方法
種子25kgでの手順(テクノロジー・クロップス・インターナショナル)は以下の通りである:
1.新鮮なレスクエレラ種子をフラット・ロール・フラットナでフレーク状にする。
2.フレークを次に100℃にて16時間乾燥させる。
3.フレークをパーコレーションカラムに入れる。
4.次にメタノール/ヘキサン混合物(重量で50/50)をフレーク床の上で40℃にて30分間循環させる。
5.次に混合物を回収して、フレーク床を40℃のメタノール/ヘキサン混合物で5回連続して洗浄する(1回の洗浄に付き5分間)。
6.次に混合物を真空下で90℃、20ミリバールにて5分間蒸発させる。
7.油およびゴム質を遠心分離によって分離する。油の収率を、油の予想理論重量に対する得られた油の質量に基づいて計算する。
8.次に油の添加および遠心分離によって、油を中性になるまで洗浄して、次に真空下で90℃、20ミリバールにて5分間乾燥させる。この油の酸価および組成を次に測定する。
Figure 0006118909
このように得た油を次に、リン脂質を除去するために、水酸化ナトリウムで中和して精製し、希リン酸によってゴム質を除去する。最後に、油を真空下で脱水する。得られた油は以下の特徴を有する:
酸価:0.5mg KOH/g
けん化価:175mg KOH/g
ヒドロキシル価:100mg KOH/g
ヨウ素価:95g I/100g
レスクエロール酸含有率:52%
リン含有率:10ppm
水および揮発性物質の含有率:0.1重量%
灰分:0.1重量%.
油のメタノールによるエステル交換
最終段階において、レスクエレラ油の(メタノールによる)エステル交換を行い、続いて水素添加、最終的に加水分解を行う。エステル交換後の抽出により、レスクエロール酸エステル中の生成物を濃縮することができる。
レスクエレラ油のメタノリシスは、メタノール/油モル比6(即ち化学量論量の2倍)を用いて行う。使用した触媒は、含有率が0.5重量%のナトリウムメトキシドであり、反応温度は60℃である。構成成分を共に混合して、30分間にわたって激しく撹拌する。メタノリシス(エステル交換)および沈降による相分離によるグリセロールの除去の後、水で洗浄することによってエステルを精製し、真空下で脱水する。メチルエステルの仕様は以下の通りである:
酸価:0.5mg KOH/g
けん化価:175mg KOH/g
ヨウ素価:95g I/100g
残留グリセリドの含有率(GCによる分析):1.9重量%
レスクエロール酸(メチルエステル)の含有率:52%
A2)前の段落A1)に記載したようなメチルエステルからの14−ヒドロキシエイコサン酸中で濃縮した混合物の調製
エステル交換ステップから誘導したエステルの混合物に、メタノール/ヘキサン混合物による液液抽出ステップを行う。実施例を実際に実施する際に、メタノールは5重量%の水を含有している。非ヒドロキシル化脂肪酸がヘキサン相とより相溶性であるのに対して、ヒドロキシル化脂肪酸、例えばレスクエロール酸は、メタノール相とより相溶性である。ヘキサンを非極性溶媒として使用し、極性溶媒は水和メタノールより成っていた。一連の消耗および濃縮ステップを行う。
1.5g(レスクエレラ油のメチルエステル)+非極性溶媒30ml+極性溶媒15mlを分離漏斗内で5分間撹拌して、重量相PL1+軽量相pl1を得る。
2.軽量相pl1を極性溶媒15ml中に取り、再度、重量相PL2および軽量相pl2を得る。
3.重量相PL1および重量相PL2を非極性溶媒30ml中に取り、再度、重量相PL3および軽量相pl3を得る。
4.重量相PL3を非極性溶媒30ml中に取り、重量相PL4および軽量相pl4を得る。
回収した画分を次に、溶媒の蒸発によって濃縮する。
1.重量相PL4により極性画分が得られる。
2.軽量相pl2+pl3+pl4を合せて非極性画分を得る。
Figure 0006118909
濃縮メチルエステルの水素添加
(メチルエステル形態の)レスクエロール酸中で濃縮された画分に水素添加および加水分解を行って、14−ヒドロキシエイコサン酸が豊富な混合物を得る(後述する水素添加および加水分解)。
オートクレーブ内での水素添加では、ジョンソン・マッセイが販売するラネーニッケル型の触媒を0.5重量%の含有率で使用する。水素添加温度は、8バールの水素圧にて150℃である。このステップにより、ヨウ素価が3g I/100gの生成物を得る。
水素添加メチルエステルのけん化
最後に、水酸化ナトリウムを添加することによってけん化(加水分解)ステップを行い、続いて硫酸による酸性化ステップを行う。得られた混合物を水で洗浄し、沈降により相を分離して、生成物を真空下で脱水した。
得られた混合物の特徴は以下の通りである:
酸価:1mg KOH/g
ヒドロキシル価:145mg KOH/g
ヨウ素価:3g I/100g
14−ヒドロキシエイコサン酸の含有率:89%
III−2 9−ヒドロキシおよび10−ヒドロキシステアリン酸(9−HSAおよび10−HSA)の混合物の調製
調製は、H.B.Knights、R.E.KoosおよびDaniel Swernによる1953年5月2日の「Addition of Formic acid to Oleifinic compounds」に記載されているような脂肪酸の二重結合のヒドロキシル化(ここではオレイン酸への置き換え)に基づく。
モノヒドロキシル化脂肪酸9−および10−HSAを得るために、他の方法を使用してもよい。
使用した調製方法
オレイン酸319.1グラム、ギ酸677.6グラムおよび過塩素酸3.3グラムを窒素雰囲気下で、温度計、ディーンスターク装置、冷却器および撹拌器を装備した1リットル丸底フラスコに入れる。還流の30分後、過剰なギ酸を真空下、75ミリバールおよび65℃にて留去した。
得られた化合物(102グラム)を次に、6N水酸化ナトリウム溶液(100グラム)によって加水分解する。最後に、水66グラムに発煙塩酸(64グラム)をゆっくり添加することによって生成物を中和する。
精製は、反応媒体をトルエンに溶解させて、11%NaCl溶液で3回連続洗浄することによって行う。次にトルエンを留去して、生成物をヘキサンから再結晶させる。モノヒドロキシル化脂肪酸9−および−10HSAの混合物27グラムをこのように得る。
III−3 本発明のアミドおよび比較アミドの調製
実施例1:比較ジアミドA(ステアリン酸をベースとする。)
ヘキサメチレンジアミン49.96グラム(即ち0.43mol、0.86当量アミン)およびステアリン酸244.65グラム(0.86mol、0.86当量)を窒素雰囲気下で、温度計、ディーンスターク装置、冷却器および撹拌器を装備した1リットル丸底フラスコに入れる。
混合物をなお窒素流下で200℃まで加熱する。除去した水は、150℃からディーンスターク装置に蓄積し始める。酸価およびアミン価によって反応を監視する。酸およびアミン値(価)が10mg KOH/g未満の場合、反応混合物を150℃まで冷却して、次にシリコーン処理金型に入れる。室温まで冷却したら、生成物を粉砕およびスクリーニングによって機械的に微粉化して、得られた平均径が7μmの微細で制御された粒径を得る。
実施例2:比較ジアミドB(9−および10−ヒドロキシステアリン酸をベースとする。)
ヘキサメチレンジアミン49.96グラム(即ち0.43mol、0.86アミン当量)、パラグラフIII−2で記載したような9−および10−ヒドロキシステアリン酸の混合物260.48グラム(即ち0.86mol、0.86当量酸)を窒素雰囲気下で、温度計、ディーンスターク装置、冷却器および撹拌器を装備した1リットル丸底フラスコに入れる。混合物をなお窒素流下で200℃まで加熱する。除去した水は、150℃からディーンスターク装置に蓄積する。酸価およびアミン価により反応を監視する。酸およびアミン値が10mg KOH/g未満の場合、反応混合物を150℃まで冷却して、次にシリコーン処理金型に入れる。室温まで冷却したら、生成物を実施例1と同様に、同じ平均径で微粉化する。
実施例3:比較ジアミドC(12HSAをベースとする。)
ヘキサメチレンジアミン49.96グラム(即ち0.43mol、0.86アミン当量)および12−ヒドロキシステアリン酸の混合物271.04グラム(即ち0.86mol、0.86酸当量)を窒素雰囲気下で、温度計、ディーンスターク装置、冷却器および撹拌器を装備した1リットル丸底フラスコに入れる。混合物をなお窒素流下で200℃まで加熱する。除去した水は、150℃からディーンスターク装置に蓄積する。酸価およびアミン価により反応を監視する。酸およびアミン値が10mg KOH/g未満の場合、反応混合物を150℃まで冷却して、次にシリコーン処理金型に入れる。室温まで冷却したら、生成物を実施例1と同様に、同じ平均径で微粉化する。
実施例4:本発明によるジアミドD
ヘキサメチレンジアミン49.96グラム(即ち0.43mol、0.86アミン当量)および上述したような14−ヒドロキシエイコサン酸中で濃縮した混合物307.30グラム(即ち0.86mol、0.86酸当量)(89% 14−HEAを含有する最終生成物A2)を窒素雰囲気下で、温度計、ディーンスターク装置、冷却器および撹拌器を装備した1リットル丸底フラスコに入れる。混合物をなお窒素流下で200℃まで加熱する。除去した水は、150℃からディーンスターク装置に蓄積する。酸価およびアミン価により反応を監視する。酸およびアミン値が10mg KOH/g未満の場合、反応混合物を150℃まで冷却して、次にシリコーン処理金型に入れる。室温まで冷却したら、生成物を実施例1と同様に、同じ平均径で微粉化する。
実施例5、6、7および8:比較ジアミドE(実施例5)、比較ジアミドF(実施例6)、比較ジアミドG(実施例7)および本発明によるジアミドH(実施例8)
下の表に示す以下の反応構成成分を用いて、実施例1から4と同じ手順を使用した。
Figure 0006118909
III−4 ジアミドA、B、C、Dの有機ゲル化特性
事前に粉砕した実施例1(比較)のジアミド20グラム(平均径、d50=10μm)およびキシレン80グラムを金属皿に室温にて入れる。直径4cmのパドルを装備したディスパーマット(R)CV分散機を使用して、2つの生成物を2000回転/分(即ちrpm)の速度にて30分間、冷水の循環により温度を調節することによって20℃を超えない室温にて混合する。
活性化:次にさらを慎重に閉じて、65℃に余熱した炉に24時間置く。冷却して、4時間静置した後、混合物の外観を観察する。同じ手順を実施例2(B比較)、3(C比較)、4(本発明によるD)のジアミドに行う。結果を表5に示す。
Figure 0006118909
結果は、本発明が、活性化および冷却ステップ後に、金属ヘラがペースト中で直立を維持する硬ペーストの形態であることを示している。この結果は、実施例1のアミドAと対照的に、本発明による実施例4のジアミドDが有機ゲル化剤となる能力を完璧に示している。さらに、得られたゲルの粘稠度は、9−および10−HSAをベースとする実施例2のアミドよりも、14−HEAをベースとする実施例4のアミドDではるかに良好であり、少なくとも、最初に目標とした12−HSAをベースとする実施例3のアミドCとちょうど同程度である。
IV−塗料製剤におけるレオロジー性能品質の評価
評価に使用した塗料製剤
1−調製
「ミルベース」製剤は、表3の割合を用いて、以下のように調製する:
ジャケットシステムによって加熱した分散ボウル(ディスパミル2075イエローライン、供給者:エリクセン(R))にて:
1.エポキシバインダー、また分散剤および脱ガス剤の導入。2分後に800回転/分にて均質化を行う。
2.充填剤および顔料の導入、続いて7cmパドルを使用して3000回転/分にて30分間の粉砕。ジャケット付きボウルにより、本ステップを冷水(20℃)浴で冷却する。
3.溶媒の導入
2−活性化
ミルベース調製の24時間後、4cmパドルを使用して、製剤を3000回転/分にて再度分散させる。試験するジアミドをミルベースに、所与の活性化温度(40℃から70℃に及ぶ範囲)で3000回転/分にて20分間にわたって導入する。
ミルベース中で希釈した硬化剤の添加後に、塗料をキシレン/ブタノール混合物(1/1)によって、Brookfield(R)CAP1000粘度計を使用してコーン4で25℃、2500s−1にて測定して、0.4Pa・sの動作粘度に調整する。硬化剤と溶媒混合物との間の割合を表6で定義する。
調整後、塗料を1500回転/分にて2分間混合して、次に30分間静置する。
Figure 0006118909
Figure 0006118909
3−製剤のレオロジーの評価および結果(表8および9を参照)
各種の塗料製剤を表3および4の割合に従って、上述のプロトコルにより40から70℃の範囲に及ぶ各種の活性化温度を用いて調製した。
たれ抵抗およびレオロジーの結果は、14−HEAをベースとする本発明のジアミドHは、以下を有する:−本製剤中70℃の活性化温度にて、9−および10−HSAをベースとして、12−HSAをベースとするジアミドとちょうど同程度に効率的であるジアミドFよりも良好である、たれ抵抗(表8)。ゆえにジアミドHは、レオロジー添加剤に必要な特徴を有する;−温度とは無関係に不活性である(表9)、ジアミドE(ステアリン酸をベースとする。)とは異なり、40℃超で活性化された場合の、製剤に対するチキソトロピー効果。本発明によるジアミドHは、9−および10−ヒドロキシステアリン酸をベースとするジアミドFより良好である。
Figure 0006118909
Figure 0006118909

Claims (15)

  1. 式:
    b−a−b
    の少なくとも1つの脂肪酸ジアミドを含む、脂肪酸ジアミド組成物であって、
    場合により、さらに、式:
    b−a−c、
    b−d−b、または
    b−d−c、
    から選択される少なくとも1つの脂肪酸ジアミドを含み、および
    場合により、前記組成物は、さらに、式:
    b’−a−b’、
    b’−a−b、
    b’−a−c、
    b’−d−b’、
    b’−d−b、および
    b’−d−c、
    から選択される少なくとも1つの脂肪酸ジアミドを含み、
    a)は、C−C直鎖脂肪族ジアミンであり、
    b)は、14−ヒドロキシエイコサン酸(14−HEA)であり、
    c)は、非ヒドロキシル化飽和直鎖カルボン酸より選択される、C−C12の一酸であり、
    d)は、C−Cより選択される、a)と異なる、第2のジアミンであり、および
    b’)は、12−ヒドロキシステアリン酸(12−HSA)であり、
    上記式中において、aおよびdは、それぞれ、構成成分a)およびd)のC −C 直鎖脂肪族ジアミンにおいて、ジアミンの各アミノ基につき1つの水素原子が除かれた残基であって、aおよびdは異なっており;並びに、b、b’およびcは、それぞれ、構成成分b)の14−ヒドロキシエイコサン酸(14−HEA)、構成成分b’)の12−ヒドロキシステアリン酸(12−HSA)および構成成分c)のC −C 12 の非ヒドロキシル化飽和直鎖モノカルボン酸において、カルボキシル基のOH基が除かれた残基である、前記脂肪酸ジアミド組成物。
  2. 式:
    b’−a−b’、および
    b’−a−b
    から選択される少なくとも1つの脂肪酸ジアミドを含み、14−ヒドロキシエイコサン酸のモル含有率が、構成成分b)+b’)の10%から99%の範囲に及ぶ、請求項1に記載の脂肪酸ジアミド組成物。
  3. 12−ヒドロキシステアリン酸をベースとする脂肪酸ジアミドが存在しない、請求項1に記載の脂肪酸ジアミド組成物。
  4. 12−HSAが非存在であるときには、同じヒドロキシ酸b)をベースとする2個のアミド官能基を有する、式:b−a−bの脂肪酸ジアミドを含み、または
    12−HSAが存在するときには、14−HEAおよび12−HSAの2つの異なるヒドロキシ酸b)およびb’)をベースとする2個のアミド官能基を有する、式:b−a−b’の脂肪酸ジアミドを含む、
    請求項1に記載の脂肪酸ジアミド組成物。
  5. 脂肪酸ジアミド組成物において、ヒドロキシ酸b)の一酸c)に対するモル比が、1/2から4/1の含有率で、一酸c)が存在する、請求項1に記載の脂肪酸ジアミド組成物。
  6. ヒドロキシ酸b)をベースとするアミド官能基および一酸c)をベースとする別の官能基を、b)/c)が1/1に相当するモル比で有する、請求項1に記載の脂肪酸ジアミド組成物。
  7. 式:
    b−a−b、
    b−d−b、
    b−a−c、および
    b−d−c
    から選択される、少なくとも2つの脂肪酸ジアミドを含む、請求項1に記載の脂肪酸ジアミド組成物。
  8. 式:
    b−a−c、および
    b−a−b
    の混合物を含む、請求項7に記載の脂肪酸ジアミド組成物。
  9. 有機可塑剤または有機溶媒中の予備濃縮された組成物における、有機ゲル化剤としての、請求項1に記載の脂肪酸ジアミド組成物の使用。
  10. 脂肪酸ジアミド組成物が、コーティング、結合もしくは接着剤、成形、マスチックもしくはシーリング剤組成物または化粧組成物において使用される、請求項9に記載の使用。
  11. 請求項1に記載の脂肪酸ジアミド組成物を含む、有機ゲル化剤。
  12. 有機ゲル化剤が、有機可塑剤中または有機溶媒中の予備濃縮された組成物における、予備活性化ペースト形態のレオロジー剤または添加剤である、請求項11に記載の有機ゲル化剤。
  13. 請求項1に記載の脂肪酸ジアミド組成物を、レオロジー剤として含む、有機バインダー組成物。
  14. 有機バインダーが、塗料、ワニス、インクおよびゲル化下塗りより選択されるコーティング組成物用のバインダー;または、結合もしくは接着組成物用のバインダー;または、マスチックもしくはシーリング剤もしくは剥離剤組成物用の、または成形組成物もしくは化粧組成物用のバインダーである、請求項13に記載の有機バインダー組成物。
  15. 有機バインダーが、エポキシ樹脂、不飽和および飽和ポリエステル、ビニルエステル、アルキド、シランベース樹脂、ポリウレタン、ポリエステルアミド、溶媒ベースアクリル系樹脂、多官能性アクリル系モノマーおよび/もしくはオリゴマーまたは反応性希釈剤を含むアクリルアクリル系樹脂または反応性もしくは非反応性溶媒で希釈した不活性樹脂より選択される、請求項13に記載の有機バインダー組成物。
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