生物基分散剂的制作方法_3

文档序号:9672235阅读:来源:国知局
。具体的非限制性实例包括衣康酸、衣康酸酐、 丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、乌头酸、柠康酸、马来酰亚胺、马来酰胺酸等。
[0055] 本发明的生物基分散剂按以下方式制备:在第一步骤中,将2000重量份的天然油 和一摩尔当量或二摩尔当量(基于天然油计)的马来酸酐加入到3L的四颈圆底烧瓶中。基 于天然油的重量计,这些量分别相当于11. 〇重量%和22. 0重量%的马来酸酐。为了调整 分散剂的水或油的溶解性,可以使用更高或更低摩尔比的马来酸酐。将烧瓶中的内容物在 氮气喷雾下搅拌并逐渐加热至210°C。将反应混合物保持在该温度下,直到通过GC分析在 反应混合物中检测不到游离的马来酸酐为止。冷却反应混合物至60°C,并且将三乙醇胺或 烷氧基化的三乙醇胺以相对于酸酐的所需摩尔比缓慢地加入。将反应混合物在80°C下保 持1小时或直到在反应混合物的红外光谱中没有观察到未反应的马来酸酐,然后将得到的 分散剂倒出。
[0056] 可以在本发明的方法中使用的天然油或天然油衍生物包括任何甘油三酯油或含 有显著比例的不饱和脂肪酸那些油的衍生物。既含有非共辄双键又含有共辄双键的天然甘 油三酯油都是适合的。适合的甘油三酯油的非限制性实例包括大豆油、亚麻籽油、红花油、 葵花子油、鳄梨油、菜籽油、蓖麻油、妥尔油、松香油和桐油。在本发明中使用的脂肪酸通常 相当于甘油三酯油的脂肪酸组分,且包括油酸、亚油酸、亚麻酸、妥尔油肪酸、烯酸、蓖麻油 酸等。
[0057] 也可以使用这些脂肪酸的衍生物,例如酯、酰胺等。这些衍生物包括但不限于甲 酯、乙酯、衍生自较长链醇一一通常为(:4_(:22醇一一的酯、衍生自多羟基醇的酯,所述多羟基 醇为例如丙三醇、双甘油和聚甘油、季戊四醇、二季戊四醇、三羟甲基丙烷、双(三羟甲基丙 烷)等。同样有用的是二元醇的二酯以及多元醇的二酯,所述二元醇为例如乙二醇、丙二 醇、丁二醇等,所述多元醇为例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等。
[0058] 马来酸化天然油或马来酸化天然油衍生物进一步在酯化和/或中和反应中与一 摩尔当量或更多摩尔当量的链烷醇胺或烷氧基化的链烷醇胺进行反应,以提供式(i)、(ii) 和(iii)的组合物,其中所述链烷醇胺为三乙醇胺;以及式和(iii)的组合物,其 中链烷醇胺为式(iv)的烷氧基化的三乙醇胺。
[0059]
[0060] 其中R表示与天然油相关的额外的碳和官能部分。R部分基本上是没有与用于烯 反应或狄尔斯-阿尔德反应的不饱和基质进行反应的甘油三酯油、脂肪酸或脂肪酸衍生物 的剩余部分。
[0061] 为了理解额外的碳和官能部分表示的意思,大豆油的结构被描述如下:
[0063] 在上述油以及所有共辄油的情况下,R表示共辄位点左侧的所有碳和官能部分。
[0064] 在利用烷氧基化的三乙醇胺进行中和的情况下,该烷氧基化的三乙醇胺的结构式 如下:
并且 η = 0-200。
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[0067] 与马来酸化油或衍生物反应的三乙醇胺或烷氧基化的三乙醇胺的量取决于所需 的分散剂的最终性能。本领域普通技术人员公认,例如pH和溶解性的性能可以通过与官能 化油或衍生物反应的链烷醇胺的类型和量来控制。本领域普通技术人员也公认,这种组合 物实际上是混合物;组分表达式的相对量取决于官能化油与链烷醇胺的摩尔比。
[0068] 使用烷氧基化的链烷醇胺可控制分散剂的水和油的溶解性;水溶性环氧乙烷衍生 物越多则越亲水,而油溶性环氧烷烃衍生物如环氧丙烷衍生物和环氧丁烷衍生物越多则越 亲脂。链烷醇胺或烷氧基化的链烷醇胺与官能化油的比率允许控制分散剂的PH,因此所述 组合物可以被加工成特定的颜料或填料。
[0069] 在本说明书中,术语"非水性"是指没有被特别地引入水的组合物。由于通过暴露 在相对潮湿的环境中可能将大气中的水引入,因此该术语不排除以这种方式存在的任何水 的可能性。术语"液体分散体"旨在包括以流体状态存在的任何组合物(即,在标准温度和 压力下具有约10, 〇〇〇厘泊以下的粘度)。
[0070] 根据本发明的颜料分散体的用途,本发明中可用的非水性溶剂发生变化。例如, 在油漆中使用的非水性溶剂的实例是常用的有机溶剂,如酯、醚、酮、醇和芳族溶剂。其他 非水性溶剂的实例包括醇,如乙醇、异丙醇、丁醇和c5-c22醇;二醇醚,如乙二醇单乙醚、二 乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚和二丙二醇单乙醚;二醇单醚乙酸酯,如乙二醇单乙醚乙酸 酯、丙二醇单甲醚乙酸酯和二乙二醇单乙醚乙酸酯;酮,如环己酮和甲基乙基酮;酰胺,如 N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮;内酯,如γ-丁内酯;以及乙酸酯,如乙酸丁酯和乙 酸异丙酯。优选作为用于印刷油墨、特别是胶印油墨的非水性溶剂的是亲脂性溶剂,例如植 物油和矿物油。
[0071] 在存在树脂的应用中,增塑剂是制剂的重要组分。合适的增塑剂的实例包括邻苯 二甲酸苄基丁基酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸2-乙基己基苄基酯和邻 苯二甲酸二环己基酯。可以使用的其他公知增塑剂包括邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二 异壬酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二苄酯、邻苯二甲酸丁基环己基酯、混合的苯甲 酸和季戊四醇的脂肪油酸酯、聚(己二酸丙二醇酯)二苯甲酸酯、二乙二醇二苯甲酸酯、四 丁基硫代二琥珀酸酯、丁基邻苯二甲酰基丁基乙酸酯、柠檬酸乙酰基三丁酯、癸二酸二苄 酯、磷酸三甲苯酯、甲苯乙基磺酰胺、六亚甲基邻苯二甲酸酯的二2-乙基己基酯,和二(甲 基环己基)邻苯二甲酸酯。根据对相容性的需要来选择特定的增塑剂及其用量。
[0072] 本发明分散体的颜料可以选自无机颜料(如炭黑颜料,如炉黑、导电性炭黑颜料, 体质颜料和抑制腐蚀颜料);有机颜料;分散染料及其混合物。可存在于颜料分散体中的 有机颜料的实例包括,但不局限于,茈、酞菁绿、酞菁蓝、亚硝基颜料、单偶氮颜料、重氮颜 料、重氮缩合颜料、碱性染料颜料、碱性蓝颜料、蓝色色淀颜料、根皮红颜料、喹吖啶酮颜料、 酸性黄1和3的色淀颜料、味唑二噁嗪紫颜料、茜素色淀颜料、还原颜料(vat pigment)、 phthaloxy amine颜料、胭脂红色淀颜料、四氯异Π 引噪啉酮颜料及其混合物。可存在于颜料 分散体中的无机颜料包括,例如,二氧化钛、导电二氧化钛,以及氧化铁,例如红色氧化铁、 黄色氧化铁、黑色氧化铁和透明氧化铁。可存在于颜料分散体中的体质颜料包括,但不限 于,二氧化硅、粘土、碱土金属硫酸盐和碱土金属碳酸盐,例如硫酸钙、硫酸镁、硫酸钡和碳 酸钙。颜料分散体可以含有腐蚀抑制颜料,例如磷酸铝和钙改性的二氧化硅。有机颜料和 无机颜料的混合物也适合制备本发明的分散体。
[0073] 平均初级粒径为8至80nm、优选为10至35nm并且DBP数为40至200ml/100g、优 选为60至150ml/100g的颜料黑可以用作炭黑。在本发明的优选实施方案中,可以使用平 均初级粒径为8至30nm、优选为10至25nm的气黑。
[0074] 本发明的颜料分散体含有1至85重量%、优选30至80重量%的颜料、和0. 5至 35重量%、优选1至20重量%的本发明的生物基分散剂、和如果需要0至20%、优选0至 5%的其他非离子型或阴离子型表面活性剂、以及25至60重量%的溶剂。
[0075] 分散剂的量取决于所使用的特定材料和分散体中的颜料的所需浓度。对于无机颜 料,例如二氧化钛和氧化铁颜料,所用的量通常为颜料的〇. 02至20重量%,通常为0. 05至 10重量%,更通常地为0. 1至5. 5重量% ;对于有机颜料如酞菁类,可以使用更高水平的分 散剂,通常为颜料的0. 02至50重量%,更通常为0. 1至30重量% ;对于炭黑,分散剂的量 通常为颜料的0.02至30重量%,更通常为0. 1至20重量%。
[0076] 当纳入至最终用途产品例如油漆或表面涂料中时,最终产品中通常的颜料水平为 约0. 02至约40重量%,特别为约0. 1至约25重量%,基于总的油漆或表面涂料计。当使 用有色无机颜料时,所述水平通常为约0. 05至约25%,特别为约0. 2至约15%,对于白色 颜料、特别是二氧化钛来说,所述颜料可以存在,以提供不透明性而不仅仅是颜色,并且其 通常以最高达25重量%、通常为0. 2至25重量%的浓度存在于例如基础油漆制剂中;对 于有机颜料,特别是酞菁颜料,所述水平通常为最高至约10
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