TWI555572B - 界面活性劑之製造方法及其應用 - Google Patents

界面活性劑之製造方法及其應用 Download PDF

Info

Publication number
TWI555572B
TWI555572B TW105114440A TW105114440A TWI555572B TW I555572 B TWI555572 B TW I555572B TW 105114440 A TW105114440 A TW 105114440A TW 105114440 A TW105114440 A TW 105114440A TW I555572 B TWI555572 B TW I555572B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
surfactant
group
compound
reaction
intermediate product
Prior art date
Application number
TW105114440A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201739507A (zh
Inventor
邱錫海
莊忠哲
Original Assignee
中日合成化學股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 中日合成化學股份有限公司 filed Critical 中日合成化學股份有限公司
Priority to TW105114440A priority Critical patent/TWI555572B/zh
Priority to CN201610530636.6A priority patent/CN107349868B/zh
Priority to JP2016157900A priority patent/JP6315625B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of TWI555572B publication Critical patent/TWI555572B/zh
Publication of TW201739507A publication Critical patent/TW201739507A/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C303/00—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides
    • C07C303/24—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of esters of sulfuric acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F290/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups
    • C08F290/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups on to polymers modified by introduction of unsaturated end groups
    • C08F290/06—Polymers provided for in subclass C08G
    • C08F290/062—Polyethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Polyethers (AREA)

Description

界面活性劑之製造方法及其應用
本發明係有關一種界面活性劑之製造方法及其應用，特別是提供一種可具有良好耐水性及耐候性的界面活性劑之製造方法及其應用。
習知的乳液聚合反應係用以製備含水分散體之聚合物的重要方法，其中含水分散體之聚合物可例如為苯乙烯類樹脂或丙烯類樹脂等。其次，依據乳液聚合反應所使用之界面活性劑的不同，乳化聚合反應系統之穩定性(如凝集率、乳液粒子粒徑或儲存穩定性等)亦隨之不同，從而影響所製得之聚合物的特性。
前述之界面活性劑一般可為烷基硫酸鹽、烷基苯硫酸鹽、聚氧乙烯烷基硫酸鹽等陰離子型界面活性劑，或者聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯醚、聚氧乙烯脂肪酸酯等非離子型界面活性劑。然而，於反應時，過多之乳液氣泡，或者反應後，界面活性劑以游離狀態殘留於所形成之薄膜上等缺陷均會降低所製得樹脂薄膜之耐水性、耐候性、耐熱性及接著性等薄膜物性。
為了有效解決前述之缺陷，一般係將反應基團導入界面活性劑之分子結構中，以提升界面活性劑與反應單體之反應性，進而增加乳化聚合反應系統之聚合穩定性。其中，待乳化聚合反應完成後，界面活性劑不會以游離狀態殘留在薄膜上，進而不會降低所製得塗膜之物性、耐水性或密著性等。
然而，要將反應基團導入至界面活性劑之分子結構時，界面活性劑需進行化學改質反應。惟，此化學改質反應一般皆需使用溶劑作為媒介，以使反應基團與界面活性劑產生鍵結，特別是當反應基團為壓克力酸基時。據此，此化學改質反應會產生大量廢溶劑，進而污染環境。其次，為了提升產物之純度，反應所生成之產物須經過精製純化(例如：鹼洗處理與水洗處理)，而產生大量廢鹼液與廢水，因此對環境產生更大之負荷。
有鑑於此，亟須提供一種新的反應型界面活性劑之製造方法及其應用，以改進習知界面活性劑之製造方法及其應用之缺陷。
因此，本發明之一態樣是在提供一種界面活性劑之製造方法，藉由單體之選用合成，而可製得具有特定結構之界面活性劑，並可應用於不飽和雙鍵單體之加成反應，進而使所製得之樹脂塗膜良好耐水性、耐候性、光澤度及顏料分散性。
本發明之另一態樣是在提供一種界面活性劑，其係利用前述之方法製得。
本發明之又一態樣是在提供一種高分子材料，其係利用單體混合物所製得，且此單體混合物包含前述之界面活性劑。
根據本發明之一態樣，提出一種界面活性劑之製造方法。此製造方法係先對混合物進行第一反應，以形成第一中間產物，其中此混合物包含如下式(I)所示之芳醚化合物及如式(II)所示之縮水甘油醚化合物，且此混合物不包含溶劑：
於式(I)中，R1代表亞甲基；R2及R3分別代表碳數為2至4之伸烷氧基，且R2及R3之氧原子與氫原子鍵結；Y代表；a及b分別代表1至4之整數；且m及n之總和為2至100之整數。
於式(II)中，R4代表，其中C=O與R5鍵結，且x代表0或1；且R5代表具有碳-碳雙鍵之基團。
然後，對第一中間產物及酸基化合物進行第二反應，以形成第二中間產物。
接著，對第二中間產物進行中和反應，以製得界面活性劑。
依據本發明之一實施例，前述之混合物包含觸媒。
依據本發明之另一實施例，前述之酸基化合物包含磺酸化合物、磷酸化合物或羧酸化合物。
依據本發明之又一實施例，前述中和反應之中和劑可包含鹼金族化合物、胺基化合物、烷基胺化合物或具有烷基取代或不取代的醇胺化合物。
根據本發明之另一態樣，提出一種界面活性劑。此界面活性劑可利用前述之方法製得，且此界面活性劑具有如下式(III)所示之結構：
於式(III)中，R1代表亞甲基；R2及R3分別代表碳數為2至4之伸烷氧基，且R2及R3之氧原子分別與-CH2-或R6鍵 結；R4代表，其中C=O與R5鍵結，且x代表0或1；R5代表具有碳-碳雙鍵之基團；R6代表陰離子基團；Y 代表；a及b分別代表1至4之整數；且m及n之總和為2至100之整數。
依據本發明之一實施例，前述之陰離子基團可包含但不限於-SO3M、-PO3M2、-PO3MH或-COOM，且 M代表氫原子、鹼金族原子、銨基、烷基銨或具有烷基取代或不取代之醇銨基。
根據本發明之又一態樣，提出一種高分子材料。此高分子材料係利用一單體混合物進行聚合反應所製得，且此單體混合物包含不飽和化合物及界面活性劑。其中，此聚合反應可為乳化聚合反應、溶液聚合反應、懸浮聚合反應及光固化聚合反應。
依據本發明之一實施例，前述之不飽和化合物包含壓克力樹脂或苯乙烯。
應用本發明界面活性劑之製造方法及其應用，其利用特定單體合成具有特定結構之界面活性劑，且此界面活性劑可藉由末端之雙鍵基團與不飽和化合物產生加成反應，形成共價鍵結，而可賦與樹脂材料具有良好之耐候性。
100‧‧‧方法
110‧‧‧對混合物進行第一反應，以形成第一中間產物之步驟
120‧‧‧對第一中間產物及酸基化合物進行第二反應，以形成第二中間產物之步驟
130‧‧‧對第二中間產物進行中和反應
140‧‧‧製得界面活性劑
為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下：〔圖1〕係繪示依照本發明之一實施例之界面活性劑的製造方法之流程圖。
以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。
請參照圖1，其係繪示依照本發明之一實施例之界面活性劑的製造方法之流程圖。在一實施例中，此製造方法100係先對混合物進行第一反應，以形成第一中間產物，如步驟110所示。
前述之混合物包含如下式(I)所示之芳醚化合物及如下式(II)所示之縮水甘油醚化合物：
於式(I)中，R1代表亞甲基；R2及R3分別代表碳數為2至4之伸烷氧基，且R2及R3之氧原子與氫原子鍵結；Y代表 ；a及b分別代表1至4之整數；且m及n之總和為2至100之整數。
前述碳數為2至4之伸烷氧基的具體例可包含但不限於伸乙氧基、伸丙氧基、伸異丙氧基、伸丁基、伸異丁基、伸仲丁基、伸叔丁基或上述官能基之任意組合。
前述之R2及R3鏈段可有效提昇所製得界面活性劑的親水性，進而提升界面活性劑對反應單體(monomer)之乳化能力及所製得樹脂塗膜之物性(如樹脂乳液之化學安定性)。
若前述R2或R3之碳數大於4時，所製得之界面活性劑具有親油性過高之缺陷，而降低界面活性劑對反應單體之乳化能力，且增加凝集率，進而使得此界面活性劑不易進行聚合反應。若前述R2或R3之碳數小於2時，所製得之界面活性劑具有親水性過高之缺陷，而降低所形成之光固化膜的耐水性。較佳地，R2及R3分別可代表碳數為2至3之伸烷氧基。
若前述m及n之總和小於2時，所製得界面活性劑之黏度較大，而降低其親水性，進而大幅降低其對反應單體之乳化能力，因此降低乳化聚合反應系統之穩定性，並造成乳化聚合之凝集物過多，乳液粒子粒徑變大與轉化率降低等缺點。
若前述m及n之總和大於100時，伸烷氧基之鏈段長度過長，而降低所製得界面活性劑之陰離子基團的含量，進而使得界面活性劑趨向於非離子界面活性劑，因此降低乳化聚合反應之穩定性，並造成乳化聚合之凝集物變多，乳液粒子粒徑變大與儲存安定性變差等不良影響。
在一實施例中，前述m及n之總和較佳可為5至50之整數，且更佳可為5至30之整數。在另一實施例中，a及b之總和較佳可為6。
如式(I)所示之芳醚化合物可為聚氧乙烯聚芳醚，其中由於化合物結構之緣故，m與n個別之數字無法確切定義，惟依據如式(I)所示之芳醚化合物的NMR圖譜，本 案所屬技術領域具有通常知識者可明確定義芳醚化合物中R2與R3之總含量(即m與n之總和)。
於式(II)中，R4代表，其中C=O與R5鍵 結，且x代表0或1；且R5代表具有碳-碳雙鍵之基團。
當x=0時，所製得之界面活性劑具有烯烴基之結構；且當x=1時，所製得之界面活性劑具有壓克力基之結構。其中當x=0或1時，具有雙鍵結構之烯烴基或壓克力基可與不飽和單體進行加成反應，而使得界面活性劑與後述之不飽和單體形成鍵結，進而提升所製得樹脂塗膜之耐水性、耐候性及接著性。
前述具有碳-碳雙鍵之基團可包含經至少一基團取代或未經取代且碳數為2至4之烯基，其中此至少一基團可包含但不限於乙烯基、丙烯基、異丁烯基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或其他適當之基團。
較佳地，前述具有碳-碳雙鍵之基團可包含碳數為2至4之烯基。更佳地，前述具有碳-碳雙鍵之基團可為碳數為3之烯基。
如式(II)所示之縮水甘油醚化合物可包含但不限於烯丙基縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油醚、異丁烯基縮水甘油醚、其他適當之縮水甘油醚化合物或上述化合物之任意組合。
基於如式(I)所示之芳醚化合物的使用量為100重量份，如式(II)所示之縮水甘油醚化合物的使用量為1.0重量份至15.0重量份，較佳為5.0重量份至10.0重量份，且更佳為6.0重量份至8.0重量份。
在一實施例中，前述第一反應之反應機制係藉由斷開如式(II)所示之縮水甘油醚化合物的環狀結構，以進一步與如式(I)所示之芳醚化合物形成鍵結，而可形成第一中間產物。
當進行前述之第一反應時，為了加速反應速率，前述之混合物可包含觸媒，以降低反應溫度及反應時間。前述之觸媒可包含但不限於三氟化硼、三氟化硼之醚錯鹽、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氧化鋁、三級胺、四級銨鹽或其他適當之觸媒。
基於如式(I)所示之芳醚化合物的使用量為100重量百分比，觸媒之使用量可為0.1重量百分比至8.0重量百分比，較佳可為2.0重量百分比至6.0重量百分比，且更佳可為3.0重量百分比至5.0重量百分比。
當前述之混合物包含觸媒時，第一反應之反應溫度可為60℃至90℃，且反應時間可為4小時至20小時；較佳地，前述第一反應之反應溫度可為70℃至85℃，且反應時間可為4小時至10小時；更佳地，第一反應之反應溫度可為70℃，且反應時間可為8小時。
在一實施例中，前述之混合物不包含有機溶劑，而不須進行脫除溶劑之純化步驟，進而可有效減少反應 廢棄物，並降低對環境之污染，故可達到環保節能之功效。其次，於進行前述之第一反應後，由於第一反應是利用芳醚化合物與縮水甘油醚化合物，進行環氧化物之開環反應，所以第一反應所形成之第一中間產物具有較高之純度，而不須再進一步進行鹼洗處理及水洗處理等之精製純化步驟，進而可達到節能減廢，並降低能源之損耗。故，本案之製造方法為一嶄新的綠色環保製程。
前述所製得之第一中間產物可具有如下式(IV)所示之結構：
於式(IV)中，R1、R2、R3、R4、R5、Y、a、b、m及n之定義如前所述，在此不另贅述。
進行步驟110後，對前述之第一中間產物及酸基化合物進行第二反應，以製得如下式(V)所示之第二中間產物，如步驟120所示：
於式(V)中，R1、R2、R3、R4、R5、Y、a、b、m及n之定義如前所述，在此不另贅述。其中，依據所使用酸基化合物之不同，R7可代表不同之酸根基團。
前述之酸基化合物可包含但不限於磺酸化合物、硫酸化合物、磷酸化合物、羧酸化合物、其他適當之酸基化合物或上述化合物之任意組合。較佳地，酸基化合物可為磺酸化合物。
當前述之酸基化合物為磺酸化合物、硫酸化合物、磷酸化合物及羧酸化合物時，所製得之界面活性劑可具有陰離子性，而可於乳化聚合反應中作為乳化劑或於溶液聚合反應中作為改質劑，進而可對高分子樹脂進行改質，因此可賦予高分子樹脂不同之界面特性(例如：降低高分子樹脂之界面張力，並且提升高分子樹脂之親水性、潤濕性與顏料分散性及所製得塗膜之耐水性、耐候性與接著性等功能)。
此酸基化合物可與前述第一中間產物未端之氫氧基進行酯化反應，而使第二中間產物具有酸根基團。
在一具體例中，R7可代表磺酸根、硫酸根、磷酸根、羧酸根、其他適當之酸根基團或上述基團之任意組合。
基於第一中間產物之總使用量為100重量份，酸基化合物之使用量可為1.0重量份至15.0重量份，較佳可為2.0重量份至10.0重量份，且更佳可為4.0重量份至7.0重量份。
若酸基化合物之使用量小於1.0重量份時，於反應進行中，所製得界面活性劑之陰離子化的轉化率不足，從而降低界面活性劑之陰離子含量，進而造成乳化聚合反應時之凝集物變多，使得乳化聚合反應的轉化率變低；若酸基化合物之使用量大於15.0重量份時，雖可加快達到所設定之 轉化率的時間，但所生成之第二中間產物不易過濾，且其產率較低，並易產生過多廢棄物。
於步驟120後，對前述之第二中間產物進行中和反應，即可製得如下式(III)所示之界面活性劑，如步驟130及步驟140所示：
於式(III)中，R1、R2、R3、R4、R5、Y、a、b、m及n如前所述，在此不另贅述。其中，R6代表陰離子基團。
在一實施例中，中和反應之中和劑可包含氨水、鹼金族化合物、胺基化合物、烷基胺化合物、具有烷基取代或不取代之醇胺化合物、其他適當之鹼性化合物或上述材料之任意混合。
基於前述第二反應之酸基化合物及中和劑的不同，R6可代表-SO3M、-PO3M2、-PO3MH或-COOM，其中M可為氫原子、鹼金族原子、銨基、烷基銨或具有烷基取代或不取代之醇銨基。
由於前述之中和反應可中和第二中間產物末端之酸根基團，而可提升所製得界面活性劑之穩定性，且可穩定應用於高溫高濕之環境中，有效提升所應用之產品的安定性。其次，經中和反應後之界面活性劑具有陰離子基團，而可對樹脂進行改質，進而可有效提升樹脂之耐水性、耐候 性、光澤度、顏料分散性及儲存安定性等性質，並可調節樹脂之界面特性，以滿足各種應用之需求。
在一實施例中，當中和劑為氨水時，中和反應雖會產生氨氣逸散，但所製得之界面活性劑仍可具有良好之耐水性。
較佳地，當前述之中和劑為具有烷基取代或不取代之醇胺化合物時，由於具有烷基取代或不取代之醇胺化合物具有更佳之穩定性，故所載之中和反應不會產生氨氣逸散，而可有效降低製程對於操作人員及環境之傷害，且具有較佳之耐候性。
當前述具有烷基取代或不取代之醇胺化合物為二級醇胺化合物時，所製得之伸烷氧基衍生物具有更佳之經時穩定性。
於所製得之界面活性劑中，芳醚結構之苯環與所鍵結之官能基所構成的多環結構有助於提升界面活性劑對於顏料之分散性。故，當此界面活性劑應用於塗膜製程時，塗料中所添加之顏料可均勻分散於塗膜中，而可增進塗膜之外表美觀。
在一實施例中，所製得之界面活性劑可應用於乳化聚合反應，以作為乳化劑，並合成水性塗料樹脂，其中此乳化聚合反應是對單體化合物進行反應，且此單體化合物包含不飽和化合物及所製得之界面活性劑。
在前述之乳化聚合反應過程中，此不飽和單體化合物可與乳化劑(即本發明之界面活性劑)末端之雙鍵基 團形成加成反應，而使不飽和單體化合物與本發明之界面活性劑形成鍵結，而使本發明之界面活性劑不會游離於乳液系統中，進而提昇乳化聚合反應之穩定性及所製得樹脂塗膜之耐水性與耐候性。
在一應用評估實施例中，不飽和化合物可包含但不限於丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、苯乙烯、二甲基苯乙烯、第三丁基苯乙烯、其他適當之不飽和化合物或上述化合物之任意組合。
在一實施例中，本案之界面活性劑亦可應用於溶液聚合反應、懸浮聚合反應、光硬化反應或其他可使不飽和雙鍵產生加成反應之反應機制。
其中，基於不飽和化合物之總使用量為100重量份，所製得界面活性劑之使用量可為0.5重量份至5.0重量份，較佳為1.0重量份至4.0重量份，且更佳可為1.5重量份至3.0重量份。
於前述之不飽和單體的聚合加成反應中，當界面活性劑之使用量小於0.5重量份時，界面活性劑之使用量過少，而易造成反應系統穩定性惡化，而有凝集物過多與轉化率下降之現象，進而影響所製得樹脂塗膜之整體物性。
當界面活性劑之使用量大於5.0時，過多之界面活性劑會降低所製得樹脂塗膜之表面特性。其中，當此樹脂乳液塗佈製作成高分子膜時，隨著使用時間之增長，剩餘未與不飽和化合物形成鍵結之界面活性劑會遷移(migration)至高分子膜的表面，而降低高分子膜之表面性質。
在一具體例中，前述所製得之樹脂乳液可塗佈於一基材之表面上，並藉由熱乾燥固化而形成一連續之塗膜層。
在一具體例中，前述之基材可包含但不限於光學膜、玻璃基材、塑膠基材、木板基材、太陽能光電板、其他適當之基材或上述基材之任意混合。
由於本案之界面活性劑具有陰離子基團，且界面活性劑之末端雙鍵基團可與不飽和化合物形成鍵結，故所製得之樹脂塗膜具有良好之耐水性及耐候性。
在一應用例中，本發明之反應型界面活性劑可應用於塗料產業中，以合成水性樹脂之乳化聚合反應所使用的乳化劑，或者合成油性樹脂之溶液聚合反應所使用的改質劑，而可賦與所製得樹脂塗膜優良的物理性質，如耐水性、耐候性及接著性等。
以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。
製備界面活性劑 製備例S-1
首先，將100.0重量份之聚氧乙烯聚芳醚、6.5重量份之甲基丙烯酸縮水甘油酯與3.0重量份之氫氧化鉀加至反應瓶中。然後，升溫至70℃，並進行第一反應。經過6小時至10小時後，即可製得製備例S-1之第一中間產物。接著，將5.5重量份之氨基磺酸(NH2SO3H)加至第一中間產物中，並升溫至80℃，以進行第二反應。經過6小時至8小時後，可製得第二中間產物。利用0.5重量份之氨水(NH4OH)中和第二中間產物，即可製得如下式(III-1)所示之製備例S-1的界面活性劑：
於式(III-1)中，R1及Y之定義如前所述，在此不另贅述。a代表2；b代表2；且m與n之總和為30。
製備例S-2
首先，將100.0重量份之聚氧乙烯聚芳醚、9.5重量份之甲基丙烯酸縮水甘油酯與3.0重量份之氫氧化鉀加至反應瓶中。然後，升溫至70℃，並進行第一反應。經過6小時至10小時後，即可製得製備例S-2之第一中間產物。接著，將8.0重量份之氨基磺酸(NH2SO3H)加至第一中間產物中，並升溫至80℃，以進行第二反應。經過6小時至8小時後，可製得第二中間產物。利用0.5重量份之氨水(NH4OH) 中和第二中間產物，即可製得如下式(III-2)所示之製備例S-2的界面活性劑：
於式(III-2)中，R1及Y之定義如前所述，在此不另贅述。a代表2；b代表2；且m與n之總和為20。
製備例S-3
首先，將100.0重量份之聚氧乙烯聚芳醚、12.0重量份之甲基丙烯酸縮水甘油酯與3.5重量份之氫氧化鉀加至反應瓶中。然後，升溫至70℃，並進行第一反應。經過6小時至10小時後，即可製得製備例S-3之第一中間產物。接著，將9.5重量份之氨基磺酸(NH2SO3H)加至第一中間產物中，並升溫至80℃，以進行第二反應。經過6小時至8小時後，可製得第二中間產物。利用0.8重量份之氨水(NH4OH)中和第二中間產物，即可製得如下式(III-3)所示之製備例S-3的界面活性劑：
於式(III-3)中，R1及Y之定義如前所述，在此不另贅述。a代表2；b代表2；且m與n之總和為10。
製備例S-4
首先，將100.0重量份之聚氧乙烯聚芳醚、15.0重量份之甲基丙烯酸縮水甘油酯與3.5重量份之氫氧化鉀加至反應瓶中。然後，升溫至70℃，並進行第一反應。經過6小時至10小時後，即可製得製備例S-4之第一中間產物。接著，將12.0重量份之氨基磺酸(NH2SO3H)加至第一中間產物中，並升溫至80℃，以進行第二反應。經過6小時至8小時後，可製得第二中間產物。利用1.0重量份之氨水(NH4OH)中和第二中間產物，即可製得如下式(III-4)所示之製備例S-4的界面活性劑：
於式(III-4)中，R1及Y之定義如前所述，在此不另贅述。a代表2；b代表2；且m與n之總和為5。
本發明反應型界面活乳化聚合應用性能評估
本案之高分子膜係利用單體化合物進行乳化聚合反應所製得，其中實施例1至實施例8及比較例1至比較例4所用單體化合物之各組成物的使用量及其種類如第1表所示，在此不另贅述。
實施例1
將153公克之不飽和化合物(M-1)、2.5phm之前述製備例S-1所製得之界面活性劑及0.3phm之起始劑加至153公克之水中，並混合均勻，以製得實施例1之單體化合物。其中，不飽和化合物(M-1)係由丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸所共聚合而成，且丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸之比例為49：49：2。
然後，將單體化合物塗佈成膜，並進行乳化聚合反應，即可製得實施例1之高分子膜。所得之高分子膜以下述凝集率、固成份、轉化率、平均粒徑、黏度及耐水性等之評價方式進行評價，所得結果如第1表所示。
實施例2至實施例8與比較例1至比較例4
實施例2至實施例8與比較例1至比較例4係使用與實施例1之高分子膜的製作方法相同之製備方法，不同之處在於實施例2至實施例8與比較例1至比較例4係改變單體化合物中不飽和化合物與界面活性劑的種類，且其組成及評價結果如第1表所示，在此不另贅述。其中，實施例5至實施例8及比較例1之不飽和化合物(M-2)係由丙烯酸正丁酯、苯乙烯及丙烯酸所共聚合而成，且丙烯酸正丁酯、苯乙烯及丙烯酸之比例為49：49：2。
評價項目 1.凝集率
對前述實施例1至實施例8及比較例1至比較例4之單體化合物進行單體聚合反應，以聚合形成乳液，並秤 量其重量(Wi)。然後，以100篩孔之金屬網過濾各實施例及比較例所製得之乳液，並以水清洗金屬網上的殘渣。
接著，將前述之殘渣於105℃下烘乾，經過2小時後，秤量其重量(Wf)，並依據下式(VI)計算其凝集率：
2.固成份
對前述實施例1至實施例8及比較例1至比較例4之單體化合物進行單體聚合反應，以聚合形成乳液。然後，精秤3公克之乳液，並將其添加至鋁杯(尺寸：上直徑為7.0公分、下直徑為4.5公分，且高度為1.3公分)中。
接著，將鋁杯放置於溫度設定為130℃之循環式烘箱中，經過30分鐘後，量秤鋁杯之重量，並依據下式(VII)計算其固成份：
於式(VII)中，Wt代表烘乾後，乳液與鋁杯之總重量；Wc代表鋁杯之空重，且Ws代表烘乾前，乳液之重量。
3.轉化率
前述固成份之計算數值與理論固成份之百分比即為各實施例與比較例之乳化聚合反應的轉化率。
4.平均粒徑
對前述各實施例及比較例之單體化合物進行乳化聚合反應，以形成乳液。
然後，於25℃下，藉由粒徑分佈儀(COULTER製造，且其型號為LS230)，量測乳液之平均粒徑。
5.黏度
於25℃下，利用黏度計(BROOKFIELD製造)及31號轉子量測前述各實施例及比較例所製得乳液之黏度。
6.耐水性
將前述各實施例及比較例所製得之乳液塗佈於玻璃板上，經成膜步驟後，即可形成厚度為10μm之高分子膜。
然後，將前述之玻璃板浸泡於耐水白化用之測試水槽(水溫設定為25℃)中，放置1天及7天後，將玻璃板取出，以目視之方式觀察高分子膜的白化程度，並依據下述之標準評價：
◎：高分子膜係透明的，且密著於玻璃板上。
○：高分子膜為青色之透明薄膜，且密著於玻璃板上。
□：高分子膜為部份白化之薄膜，但密著於玻璃板上。
△：高分子膜為部份白化之薄膜，且薄膜之周圍有剝離之狀況。
╳：高分子膜為完全白化之薄膜，或高分子膜係自玻璃板上剝離。
請參照第1表，由於實施例1至實施例8所使用之界面活性劑具有不飽和基團，而可與不飽和化合物產生加 成反應，進而形成共價鍵結，因此具有較佳之耐候性。因此，本案之樹脂塗膜於前述之測試水槽中放置7日後，樹脂塗膜並未白化，且高分子膜並無剝離，故所製得之高分子膜具有良好之耐水性。其中，由於比較例1所使用界面活性劑(S-5；芳基聚氧乙烯醚硫酸鹽)之結構的影響，而使所製得之乳液具有較大之黏度，進而降低所製得樹脂塗膜的耐水性。
據此，本案之界面活性劑具有良好之耐候性。隨著使用時間之增長及外界溫度濕氣之影響，本案之界面活性劑亦不會產生遷移之缺陷，而可使樹脂塗膜之表面仍可具有良好的表面特性。
其次，本案之界面活性劑的第一反應不須額外使用溶劑，且第一反應所生成之產物不須經過鹼洗處理與水洗處理，而可達到節能減廢之功效。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧方法
110‧‧‧對混合物進行第一反應，以形成第一中間產物之步驟
120‧‧‧對第一中間產物及酸基化合物進行第二反應，以形成第二中間產物之步驟
130‧‧‧對第二中間產物進行中和反應
140‧‧‧製得界面活性劑

Claims (8)

  1. 一種界面活性劑之製造方法，包含：對一混合物進行一第一反應，以形成一第一中間產物，其中該混合物包含如下式(I)所示之芳醚化合物及如下式(II)所示之縮水甘油醚化合物，且該混合物不包含一溶劑： 於式(I)中，R1代表亞甲基；R2及R3分別代表碳數為2至4之伸烷氧基，且R2及R3之氧原子與氫原 子鍵結；Y代表；a及b分別代表1至4之整數；且m及n之總和為2至100之整數； 於式(II)中，R4代表，其中C=O與R5鍵結，且x代表0或1；且R5代表具有碳-碳雙鍵之基團；對該第一中間產物及一酸基化合物進行一第二反應，以形成一第二中間產物；以及對該第二中間產物進行一中和反應，以製得該界面活性劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之界面活性劑之製造方法，其中該混合物包含一觸媒。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之界面活性劑之製造方法，其中該酸基化合物包含磺酸化合物、硫酸化合物、磷酸化合物或羧酸化合物。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之界面活性劑之製造方法，其中該中和反應之一中和劑為鹼金族化合物、胺基化合物、烷基胺化合物或具有烷基取代或不取代的醇胺化合物。
  5. 一種界面活性劑，利用如申請專利範圍第1至4項中之任一項所述之方法製得，且該界面活性劑具有如下式(III)所示之結構： 於式(III)中，R1代表亞甲基；R2及R3分別代表碳數為2至4之伸烷氧基，且R2及R3之氧原子分別與-CH2-或R6鍵結；R4代表，其中C=O與R5鍵結，且x代表0或1；且R5代表具有碳-碳雙 鍵之基團；R6代表陰離子基團；Y代表；a及b分別代表1至4之整數；且m及n之總和為2至100之整數。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之界面活性劑，其中該陰離子基團係選自於由-SO3M、-PO3M2、-PO3MH及-COOM所組成之一族群，且M代表氫原子、鹼金族原子、銨基、烷基銨或具有烷基取代或不取代之醇銨基。
  7. 一種高分子材料，其係利用一單體混合物進行一聚合反應所製得，其中該單體混合物包含：一不飽和化合物；以及如申請專利範圍第5或6項所述之界面活性劑，且其中該聚合反應為乳化聚合反應、溶液聚合反應、懸浮聚合反應及光固化聚合反應。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之高分子材料，其中該不飽和化合物包含壓克力樹脂或苯乙烯。
TW105114440A 2016-05-10 2016-05-10 界面活性劑之製造方法及其應用 TWI555572B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105114440A TWI555572B (zh) 2016-05-10 2016-05-10 界面活性劑之製造方法及其應用
CN201610530636.6A CN107349868B (zh) 2016-05-10 2016-07-07 界面活性剂的制造方法及其应用
JP2016157900A JP6315625B2 (ja) 2016-05-10 2016-08-10 界面活性剤の製造方法、界面活性剤ならびに水性塗料樹脂

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105114440A TWI555572B (zh) 2016-05-10 2016-05-10 界面活性劑之製造方法及其應用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI555572B true TWI555572B (zh) 2016-11-01
TW201739507A TW201739507A (zh) 2017-11-16

Family

ID=57851387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105114440A TWI555572B (zh) 2016-05-10 2016-05-10 界面活性劑之製造方法及其應用

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6315625B2 (zh)
CN (1) CN107349868B (zh)
TW (1) TWI555572B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113307965B (zh) * 2021-05-25 2023-07-04 辽宁科隆精细化工股份有限公司 一种含双键磺酸盐化合物及其合成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918211A (en) * 1986-12-12 1990-04-17 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Surface active compounds having a polymerizable moiety
JPH06248005A (ja) * 1993-02-22 1994-09-06 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 乳化重合用乳化剤
TW201433354A (zh) * 2011-12-20 2014-09-01 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 用於乳化聚合的乳化劑及使用該乳化劑的乳化聚合方法（一）
CN105263613A (zh) * 2013-07-03 2016-01-20 第一工业制药株式会社 表面活性剂组合物

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH552943A (de) * 1970-10-20 1974-08-30 Ciba Geigy Ag Schaedlingsbekaempfungsmittel.
FR2522649B1 (zh) * 1982-03-03 1987-07-10 Commissariat Energie Atomique
JPS61185574A (ja) * 1985-02-13 1986-08-19 Nippon Kayaku Co Ltd 紫外線硬化用組成物
JPS63147530A (ja) * 1986-12-12 1988-06-20 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 水性樹脂分散体用乳化剤
US6265495B1 (en) * 1998-09-22 2001-07-24 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method for production of esterified product
US6362364B1 (en) * 1998-09-22 2002-03-26 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method for production of esterified product and apparatus therefor
US6906120B1 (en) * 2000-06-20 2005-06-14 General Electric Poly(arylene ether) adhesive compositions
US20060293463A1 (en) * 2005-06-28 2006-12-28 General Electric Company Compositions for brightness enhancing films
CN1974546B (zh) * 2006-12-08 2010-09-15 浙江大学 含芳香席夫碱和醚键结构的二元酚衍生物及其制备方法和应用
JP5727717B2 (ja) * 2010-04-26 2015-06-03 花王株式会社 ポリマーエマルジョンの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918211A (en) * 1986-12-12 1990-04-17 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Surface active compounds having a polymerizable moiety
JPH06248005A (ja) * 1993-02-22 1994-09-06 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 乳化重合用乳化剤
TW201433354A (zh) * 2011-12-20 2014-09-01 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 用於乳化聚合的乳化劑及使用該乳化劑的乳化聚合方法（一）
CN105263613A (zh) * 2013-07-03 2016-01-20 第一工业制药株式会社 表面活性剂组合物

Also Published As

Publication number Publication date
CN107349868B (zh) 2019-07-12
CN107349868A (zh) 2017-11-17
TW201739507A (zh) 2017-11-16
JP2017202480A (ja) 2017-11-16
JP6315625B2 (ja) 2018-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110078867B (zh) 外墙涂料用核壳纯丙乳液及其制备方法和应用
DE2540834C2 (de) Beschichtungsmasse und deren Verwendung
CN103214628B (zh) 一种用于耐候性涂料的改性丙烯酸树脂及其制备方法
CN103626911B (zh) 一种疏水性有机无机高硅含量丙烯酸酯聚合物乳液及其制备方法与应用
CN100584867C (zh) 一种无机纳米粒子改性室温自交联丙烯酸酯乳液的制备方法
CN102603998B (zh) 一种高固含量环氧改性丙烯酸树脂乳液的制备方法
CN107488244B (zh) 一种poss改性苯丙乳液共聚物、制备方法及应用
CN102977257A (zh) 一种耐水白化性核壳结构的真石漆乳液及制备方法
CN104086748A (zh) 改性环氧丙烯酸酯、光阻组合物及其制备方法和透明光阻
CN101560278B (zh) 一种含氟丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物及其制备方法
CN1800225A (zh) 具有核壳构型的乳液型含羟基丙烯酸树脂
CN109735144B (zh) 一种光固化poss/氟烃基硅氧烷改性聚丙烯酸酯涂料组合物及其应用
CN110511388A (zh) 一种用于水性印铁涂料的改性羟基丙烯酸乳液及其制备方法
CN105949859B (zh) 一种粉末涂料用增光剂及其制备方法与应用
DE69928758T2 (de) Lösemittelfreie Vinylacetat-Ethylen-Zusammensetzung enthaltend ein Acrylpolymer
CN110167993B (zh) 乳液颗粒、包含它的乳液及乳液的制备方法
CN114262485B (zh) 一种改性高分子材料及其制备方法和应用
TWI555572B (zh) 界面活性劑之製造方法及其應用
DE19537887A1 (de) (Meth)acrylat mit einer Alkenyl-Gruppe, Epoxy(meth)acrylat, (Meth)acrylharz mit Alkenyl-Gruppen, (Metz)acrylharz mit Epoxy-Gruppen, hitzehärtbare Harzzusammensetzung, Beschichtungszusammensetzung, Pulver-Beschichtungszusammensetzung und Verfahren zu deren Herstellung
CN103232566B (zh) 密封胶用高固含量低粘度丙烯酸酯乳液的制备方法
CN115991958B (zh) 一种含氟的新型耐候涂料及其制备和使用方法
DE10207182A1 (de) Organische Antireflex-Beschichtungspolymere, solche Polymere umfassende Antireflex-Beschichtungszusammensetzung und Verfahren zur Herstellung derselben
JP2017202480A5 (zh)
CN110791139A (zh) 一种特种透明固体流平剂及其连续合成方法
CN113896827A (zh) 一种丙烯酸酯微乳液及其制备方法