具有大于1的电荷密度的磺基聚酯及由其制造的产品的制作方法_2

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终用途,任一组不同的性质可能是合意的。有可能使用 例如横酸钢盐来制备聚醋,并随后通过离子交换用不同的离子(例如巧)来替代该离子,由 此改变该聚合物的特性。通常,此程序优于用二价金属盐制备该聚合物,因为钢盐在聚合物 制造组分中通常比二价金属盐更易溶。含有二价或=价金属离子的聚合物与含有一价离子 的聚合物相比弹性较低,不那么像橡胶。
[0019]该横酸盐基团还可W是非金属的,如氮或憐基阳离子。含氮阳离子可W衍生自含 氮碱,该含氮碱可W是具有IO3至10 1°、优选IO5至10S的在25°C下在水中的电离常数 的脂族、脂环族或芳族碱性化合物。此类含氮碱的非限制性实例是氨、二甲基乙醇胺、二乙 醇胺、=乙醇胺、化晚、吗嘟和赃晚。此类含氮碱和由其衍生的阳离子描述在美国专利号 4,304,901中,其公开内容经此引用W其全文并入本文。
[0020] 在一个实例中,该双官能横基单体包含5-钢代横基间苯二甲酸或其醋。在另一实 例中,该双官能横基单体包含5-钢代横基间苯二甲酸或5-钢代横基间苯二甲酸二甲醋。
[0021] 该二簇酸或其衍生物包含并非横化芳族部分的二酸。并非横化芳族部分的二酸可 W选自脂族二酸、脂环族二酸和芳族二酸。实例包括草酸、丙二酸、下二酸、戊二酸、己二酸、 庚二酸、壬二酸、癸二酸、富马酸、马来酸、衣康酸、乙醇酸、1,2-环己烧二甲酸、1,3-环己烧 二甲酸、1,4-环己烧二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和2, 6-糞二甲酸。在一 个实例中,并非横化芳族部分的二酸选自己二酸、1,3-环己烧二甲酸、1,4-环己烧二甲酸 和间苯二甲酸。术语"二簇酸"意在包括相应的醋、酸酢和酷氯。优选的醋包括1,4-环己 烧二甲酸二甲醋、间苯二甲酸二甲醋和对苯二甲酸二甲醋。还可W预期的是,可W使用含有 特定官能的二簇酸,如叔下基间苯二甲酸、5-径基间苯二甲酸和4, 4'-横酷基二苯甲酸。二 聚物酸如市售的那些也可用于本发明。
[0022] 在一个实例中,该二簇酸或其衍生物包含大于30摩尔%的双官能横基单体。在其 它实例中,该二簇酸或其衍生物可W包含大于40摩尔%、大于50摩尔%、大于60摩尔%、大 于70摩尔%、或大于80摩尔%的双官能横基单体。
[0023] 本发明的横基聚醋包含(I)二簇酸或其衍生物与(II)二元醇或其衍生物的反应 产物。该二元醇可W包含基于径基当量总摩尔百分数的例如大于大约15摩尔%、大于大约 20摩尔%、或大于大约25摩尔%的具有W下结构式的聚(乙二醇): H- (0邸2邸2)n-OH, 其中n是2至大约500的整数。该二元醇还可W包含选自脂族、脂环族和芳烷基二醇 的至少一类的二醇。运些二元醇的实例包括但不限于乙二醇、1,2-丙二醇(业内也称为丙 二醇)、1,3-丙二醇、1,4-下二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2, 2-二甲基-1,3-丙二醇、 1,2-环己烧二甲醇、1,3-环己烧二甲醇、1,4-环己烧二甲醇、2, 2, 4, 4-四甲基-1,3-环下 烧二醇和对苯二甲醇。合适的聚(乙二醇类)的实例包括但不限于二甘醇、=甘醇和四甘 醇。合适的聚(乙二醇类)的其它实例包括相对高分子量的聚(乙二醇类),其中一些可W W名称"Carbowax"购得,由DowChemicalCompany生产,其具有大约200至大约20, 000 的分子量,具有大于200至大约10, 000的分子量的聚(乙二醇类)尤其适于本发明。更高 阶的烷基类似物(曰化如analogs),包括二丙二醇、二下二醇等等也包括在本发明中。类似 地,更高阶的聚亚烷基酸二元醇是可用的,特别是分子量为200至10, 000克/摩尔的聚丙 二醇和聚下二醇。在一个实例中,该二元醇包含选自W下至少一种的二醇:乙二醇、环己烧 二甲醇、1,3-丙二醇、1,4-下二醇、1,6-己二醇。在另一实例中,该二元醇包含1,4-环己烧 二甲醇和/或乙二醇。
[0024]在一个实例中,该横基聚醋包含二簇酸与二元醇的反应产物,该二簇酸包含30至 60摩尔%的双官能横基单体(其中该双官能横基单体是5-钢代横基间苯二甲酸)和60至 30摩尔%的并非横化芳族部分的二酸(其中并非横化芳族部分的二酸是间苯二甲酸),并且 该二元醇包含大于95摩尔%的聚(乙二醇)(其中该聚(乙二醇)包含50至100摩尔% 的二甘醇和0-50摩尔%的至少一种选自S甘醇和四甘醇的二醇)。
[00巧]本发明的水分散性横基聚醋具有在25°C下在60/40重量份的苯酪/四氯乙烧溶液 中和在100毫升溶剂中大约0. 5克聚合物的浓度下测得的大约0. 02化/g至大约0. 5化/ g、大约0. 05化/g至大约0. 5化/g、或大约0.I至大约0. 5化/g的特性粘度。
[0026] 该横基聚醋具有大于每克横基聚醋1. 0毫当量(1. 0毫当量/克横基聚醋)的电荷 密度。电荷密度(Cd)是横基聚醋的离子含量的绝对规格,并就每克聚合物固体存在的毫当 量离子基团来定义。如下测定CchCd=横基单体摩尔数今RUMWX1000,其中RUMW是 该横基聚醋的平均重复单元分子量。在其它实例中,该横基聚醋具有大于大约1. 1毫当量/ 克横基聚醋、或大于大约1. 2毫当量/克横基聚醋、或大于大约1. 3毫当量/克横基聚醋、 或大于大约1. 4毫当量/克横基聚醋的电荷密度。
[0027] 在第二实施方案中,本申请人的发明提供了薄膜或涂料组合物,其包含:(A)包含 水的第一组分;和(B)包含横基聚醋的第二组分,所述横基聚醋包含(I)二簇酸或其衍生物 与(II)二元醇或其衍生物的反应产物。该二簇酸或其衍生物(I)包含:i)大于30摩尔% 的含有至少一个键合到芳族环上的横酸盐基团的双官能横基单体,其中该官能团是簇基或 其醋;和ii)并非横化芳族部分的二酸。该二元醇或其衍生物包含基于径基当量总摩尔百 分数的大于大约15摩尔%的具有结构式H- (0邸2邸2) "-0H的聚(乙二醇),其中n是2至大 约500的整数。该横基聚醋含有基本等摩尔的酸当量(100摩尔百分数)对径基当量(100 摩尔百分数)的比例,并且该横基聚醋具有大于1.0毫当量/克横基聚醋的电荷密度。该薄 膜或涂料组合物包含基于第一组分与该第二组分的总重量的50重量%至99重量%的第一 组分。
[0028] 关于其反应W形成横基聚醋的二酸和二元醇中的单体类型和单体的相对量、横基 聚醋的粘度、和横基聚醋的电荷密度在上文中对第一实施方案所给出的横基聚醋的描述同 样适用于第二实施方案的薄膜或涂料组合物中的横基聚醋。
[0029] 例如,该双官能横基单体可W包含5-钢代横基间苯二甲酸或其醋。在另一实例 中,该双官能横基单体可W包含5-钢代横基间苯二甲酸或5-钢代横基间苯二甲酸二甲醋。
[0030] 在一个实例中,该横基聚醋包含二簇酸与二元醇的反应产物,该二簇酸包含30至 60摩尔%的双官能横基单体(其中该双官能横基单体是5-钢代横基间苯二甲酸)和60至 30摩尔%的并非横化芳族部分的二酸(其中并非横化芳族部分的二酸是间苯二甲酸),并且 该二元醇包含大于95摩尔%的聚(乙二醇)(其中该聚(乙二醇)包含50至100摩尔% 的二甘醇和0-50摩尔%的至少一种选自S甘醇和四甘醇的二醇)。
[0031] 在一个实例中,该二簇酸或其衍生物包含大于30摩尔%的双官能横基单体。在其 它实例中,该二簇酸或其衍生物可W包含大于40摩尔%、大于50摩尔%、大于60摩尔%、大 于70摩尔%或大于80摩尔%的双官能横基单体。
[0032] 本发明的水分散性横基聚醋具有在25°C下在60/40重量份的苯酪/四氯乙烧溶液 中和在100毫升溶剂中大约0. 5克聚合物的浓度下测得的例如大约0. 02化/g至大约0. 5 化/邑、大约0. 05化/g至大约0. 5化/g、或大约0. 1至大约0. 5化/g的特性粘度。
[0033] 例如,该横基聚醋可W具有大于大约1. 1毫当量/克横基聚醋、或大于大约1. 2毫 当量/克横基聚醋、或大于大约1. 3毫当量/克横基聚醋、或大于大约1. 4毫当量/克横基 聚醋的电荷密度。
[0034] 超离子(hyperionic)横基聚醋的水性分散体通过在充分揽拌下将烙融或固体的 聚合物添加到水或含水介质中来获得。将水加热至低于100°c不会导致聚醋的过度水解, 并减少了形成分散体的工艺时间。合意地,超离子横基聚醋可W在大约10°c至75°C的溫度 下分散。有利地,当分散在含水介质中时,该薄膜或涂料组合物的横基聚醋可W具有小的粒 度。例如,该薄膜或涂料组合物中横基聚醋的粒度可W为例如小于20纳米、小于15纳米或 小于10纳米。小粒度的优点包括但不限于更快的干燥时间和更大的乳化能力。
[0035] 该薄膜或涂料组合物可W包含基于第一组分与第二组分的总重量的50重量%至 99重量%的该第一组分。该薄膜或涂料组合物中第一组分的量的其它实例包括基于第一组 分与第二组分的总重量的50重量%至95重量%、60重量%至99重量%、60重量%至95重 量%、70重量%至99重量%、70重量%至95重量%的该第一组分。
[0036] 除了上述水分散性或水消散性的直链横基聚醋之外,该薄膜或涂料可W进一步含 有一种或多种用于降低表面张力的表面活性剂、填料、着色剂、粘合剂等等。表面活性剂包 括也称为润湿剂、消泡剂、乳化剂、分散剂、均化剂等等的材料。表面活性剂可W是阴离子、 阳离子和非离子型的,并且各种类型的许多表面活性剂是市售的。适于包含在运些组合物 中的表面活性剂具有低至足W确保残余表面活性剂不会危及干燥涂层的临界胶束浓度。添 加至涂料分散体或组合物中的表面活性剂的量和数目将取决于所选择的特定表面活性剂 (一种或多种),但是应限于在不危及干燥涂层的性能的情况下实现基底的润湿所需的表面 活性剂的最小量。例如,典型的表面活性剂的量可W是小于或等于该薄膜或涂料组合物重 量的大约15重量%。
[0037] 该薄膜或涂料组合物可W进一步包含增稠剂W调节该配制剂的粘度。本领域技术 人员将如本领域已知那样根据涂料组合物中采用的填料的类型和量来容易地确定和调节 增稠剂的类型和量。
[0038] 上
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