新型聚合物和这些作为分散剂的用图_5

文档序号:9731495阅读:来源:国知局
基 反应的合适催化剂的存在下进行。合适的催化剂包括碱金属氢氧化物,例如氢氧化钠或氢 氧化钾,碱金属碳酸盐,例如碳酸钠或碳酸钾,叔胺,例如三-&-C6烷基胺,例如三乙胺、三丙 胺、三丁胺、二甲基丙胺、二甲基丁胺、二甲基异丙胺,二-Ci-Cs烷基-C 5-C6环烷基胺,例如二 甲基环己胺,二?烷基吡啶,例如4-二甲基氨基吡啶,锡化合物催化剂,例如二辛酸二丁 锡和二月桂酸二丁锡。
[0215] 催化剂的量基于聚合物P和式II或III化合物的总量通常为0.01-2重量%,特别是 0.1_1 重量 %。
[0216] 聚合物P'与式II或III化合物的反应通常在60_180°C,特别是80_140°C的温度下 进行。
[0217] 聚合物P'与式II或III化合物的反应可本体或在溶剂中进行。合适的溶剂为在反 应条件下为惰性的那些,实例包括酯、烃及其混合物。优选,反应本体进行,即反应物的浓度 基于反应混合物的重量为至少90重量%。
[0218] 除式I官能结构部分外还具有接枝在聚合物骨架上的一个或多个聚-(C2_C4氧化 烯)基团的聚合物P可通过使用具有接枝在聚合物骨架上的一个或多个聚-(c 2-c4氧化烯)基 团的合适聚合物P'制备。优选,该聚合物P通过使具有Q-Ck)烷基酯结构部分,例如聚合(甲 基)丙烯酸Ci-Cn)烷基酯结构部分的聚合物P与聚_(C 2-C4亚烷基二醇),特别是"封端"聚-(C2_C4亚烷基^醇),特别是单 -Cl-ClQ烷基聚-(C2_C4亚烷基^醇)反应而制备。由此,至少一 些^-⑶烷基酯结构部分转化成聚-(c 2-c4亚烷基二醇)酯结构部分,即其中聚-(c2-c4亚烷 基二醇)借助羰基连接在聚合物骨架上的结构部分。
[0219] 如上文所指出的,因此得到的聚合物P特别适用作分散剂,特别是细粒固体如颜料 和填料的分散剂。
[0220] 本发明还涉及细粒固体的液体组合物,其包含至少一种聚合物P及其盐作为分散 剂。
[0221] 聚合物P及其盐可作为分散剂用于宽应用领域如涂料、油墨、电子材料,尤其是低 温和低粘度应用中。聚合物P及其盐可用于溶剂基体系,例如溶剂基有机和无机颜料分散 体,例如醇酸树脂、CAB(乙酸丁酸纤维素)、UV(紫外线)和TPA(热塑性丙烯酸酯)油漆体系, 通常工业涂料,尤其是汽车涂料,以及印刷油墨和形象艺术中。
[0222] 本发明特别涉及分散体形式的液体组合物,其包含分散于液体稀释剂中的细粒固 体材料,特别是颜料或填料,所述组合物进一步包含如本文所定义的聚合物P及其盐。
[0223] 本发明特别涉及液体涂料组合物形式的液体组合物,其包含分散于液体稀释剂中 的细粒固体材料,特别是颜料或填料,所述组合物进一步包含如本文所定义的聚合物P及其 盐和基料(binder)聚合物或预聚物。
[0224] 本发明还特别涉及液体油墨组合物形式的液体组合物,其包含分散于液体稀释剂 中的细粒固体材料,特别是颜料或填料,所述组合物进一步包含如本文所定义的聚合物P及 其盐和粘合剂聚合物或预聚物。
[0225] 本发明聚合物P的合适盐为由将聚合物P用有机或无机碱部分或完全中和而产生 的碱加成盐。优选,中和度为5-100%。
[0226] 用于将聚合物P部分或完全中和的合适有机碱的实例包括烷基胺,例如单烷基胺 如乙胺,二烷基胺如二异丙基胺,三烷基胺如三乙胺、二异丙基乙胺或三丁胺,以及链烷醇 胺,例如单链烷醇胺如乙醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇,N,N_二烷基链烷醇胺如N,N_二甲 基乙醇胺或N,N_二甲基氨基甲基丙醇,二链烷醇胺如二乙醇胺,和三链烷醇胺如三乙醇胺。 [0227]优选的有机碱为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、乙醇胺、三乙胺和三丁胺。
[0228] 用于将聚合物P部分或完全中和的合适无机碱的实例为碱金属或碱土金属氢氧化 物,例如钠、钾、锂或钙氢氧化物,碱金属或碱土金属碳酸盐,例如钠、钾或钙碳酸盐,和氨。
[0229] 优选的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂和氨。
[0230] 合适的固体细粒材料包括但不限于由颜料和填料组成的组。颜料可以为无机或有 机的。颜料包括有色颜料和珠光颜料。
[0231] 细粒材料的尺寸优选为微米范围内,例如重均粒径可以为Ιμπι至2000μηι,特别是2μ m至ΙΟΟΟμπι或者5μπι至500μπι。重均粒径可通过筛分分析测定。重均粒径也可通过光散射方法 测定。
[0232] 合适的有机颜料的实例为选自如下的颜料和珠光薄片:偶氮、双偶氮、萘酚、苯并 咪挫酮、偶氮缩合(azocondensation)、金属配合物、异Π 引噪啉酮和异R引噪啉颜料、奎酞酮 (chinophthalon)颜料、二罐嗪颜料和选自如下的多环颜料:靛蓝、硫靛蓝、喹吖啶酮、酞 菁、花、派酮(Perionones)、蒽醌如氨基蒽醌或羟基蒽醌、蒽素啼啶(anthrapyrimidine)、阴 丹酮、黄烧士酮、皮蒽酮、二苯并花二酮(anthantrone)、异紫蒽酮、二酮基吡略并吡略和味 P坐如味唑紫等。有机颜料的其它实例可在专论:W. Herbst,K .Hun-ger "Industrielle Organische Pigmente",第2版,1995,VCH Verlagsgesellschaft,ISBN:3-527-28744-2中 找到。
[0233]合适无机颜料的实例为例如金属薄片,例如铝、氧化铝、碳酸钙、二氧化硅和硅酸 盐、氧化铁(ΠI)、氧化络(III )、氧化钛(IV)、氧化错(IV)、氧化锌、硫化锌、磷酸锌、混合金 属氧化物磷酸盐、硫化钼、硫化铬、炭黑或石墨,钒酸盐如矾酸铋、铬酸盐如铬酸铅(IV)和钼 酸盐如钼酸铅(IV)及其混合物、晶体形式或改性,例如金红石、锐钛矿、云母、滑石或高岭 土。
[0234]合适的填料为碳酸钙、硅酸盐、玻璃纤维、玻璃珠、滑石、高岭土、云母、硫酸钡、金 属氧化物和氢氧化物、炭黑、石墨、木粉、其它天然产品的粉末和纤维、合成纤维。
[0235] 存在于分散体中的液体稀释剂以已知方式取决于应用领域。本发明分散剂在分散 体中特别有用,其中稀释剂选自涂料技术中的常用溶剂。对于水基配制剂,稀释剂包含水, 并且除水外,可进一步包含极性、水溶混性溶剂,例如Cl_C4醇,例如甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇 或正丁醇,二醇醚如丁二醇或甲氧基丙二醇,多元醇,例如甘油、乙二醇、二甘醇、三乙烯、三 甘醇或丙二醇。对于溶剂基配制剂,优选使用较小极性溶剂如脂族烃,酯如乙酸丁酯,或者 二醇醚如甲氧基丙二醇,或二醇醚酯如甲氧基丙二醇乙酸酯,并且其混合物用作液体稀释 剂。
[0236] 优选,液体组合物中细粒固体材料与聚合物P及其盐的重量比可以为100:1-1:50, 特别是 30:1-1:10。
[0237] 在本发明特定实施方案中,液体组合物包含:
[0238] i)基于液体组合物的总重量1-70重量%,特别是2-50重量%的至少一种选自颜料 和填料的细粒固体材料;
[0239] ii)基于液体组合物的总重量0.5-50重量%,特别是1-30重量%的至少一种任选 盐形式的如本文所定义的聚合物P;
[0240] iii)基于液体组合物的总重量10-98.5 %,特别是20-97重量%的至少一种液体稀 释剂。
[0241] 取决于意欲的用途,液体组合物可进一步包含粘合剂和/或取决于意欲用途一种 或多种常规添加剂。常规添加剂包括例如增塑剂、润滑剂、乳化剂、润湿剂、流变添加剂、催 化剂、流动助剂、荧光增白剂、阻燃剂、防腐剂、抗静电剂或起泡剂。
[0242] 液体分散体可以为研磨料的形式。该研磨料包含细粒固体、聚合物P及其盐以及液 体稀释剂和任选添加剂,但研磨料通常不包含基料(binder)。
[0243] 液体分散体还可以为涂料组合物的形式。该涂料组合物包含细粒固体、聚合物P及 其盐以及液体稀释剂和附加地一种或多种基料(binder),例如成膜聚合物或在固化时形成 膜的预聚物。涂料组合物可任选包含常用于涂料技术中的常规添加剂,例如增塑剂、润滑 剂、乳化剂、流变添加剂、催化剂、流动助剂、荧光增白剂、阻燃剂、防腐剂、抗静电剂或起泡 剂。
[0244] 液体分散体还可以为油墨如印刷油墨或凹版油墨的形式。该油墨包含细粒固体、 聚合物P及其盐以及液体稀释剂和附加地一种或多常用于油墨技术中的基料(binder),例 如成膜聚合物或在固化时形成膜的预聚物。涂料组合物可任选包含常规添加剂,例如增塑 剂、润滑剂、乳化剂、润湿剂、流变添加剂、润湿剂、防腐剂和抗静电剂。
[0245] 合适的基料(binder )为常用的那些,例如U1 lmann ' s Ency c 1 opedia of Industrial Chemistry,第5版,第A18卷,第368-426页,VCH,Weinheim 1991,德国中所述那 些。一般而言成膜基料(binder)基于热塑性或热固性树脂,主要基于热固性树脂。其实例为 醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚酯、酚类树脂、三聚氰胺、环氧和聚氨酯树脂及其混合物。还可使 用可通过辐射固化的树脂或风干树脂。基料(binder)也可衍生自聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁 醛。
[0246] 如果使用冷-或热可固化基料(binder),则加入固化催化剂可以是有利的。促进基 料(binder)固化的合适催化剂描述于例如Ullmann's,第A18卷,上述引文中,第469页中。
[0247] 优选包含聚合物P及其盐和可交联树脂的涂料组合物。包含特殊基料(binder)的 涂料组合物的实例为:
[0248] ?基于可冷-或热交联醇酸树脂、丙烯酸酯、聚酯、环氧或三聚氰胺树脂或者这类 树脂的混合物,如果需要的话加入固化催化剂的油漆;
[0249] ?基于含羟基丙烯酸酯、聚酯或聚醚树脂和脂族或芳族异氰酸酯、异氰脲酸酯或 多异氰酸酯的双组分聚氨酯油漆;
[0250] ?基于在烘烤期间解嵌段的嵌段异氰酸酯、异氰脲酸酯或多异氰酸酯,如果需要 的话加入三聚氰胺树脂的单组分聚氨酯油漆;
[0251] ?基于三烷氧基羰基三嗪交联剂和含羟基树脂如丙烯酸酯、聚酯或聚醚树脂的单 组分聚氨酯油漆;
[0252] ?基于氨基甲酸酯结构内具有游离氨基的脂族或芳族氨基甲酸酯丙烯酸酯或聚 氨酯丙烯酸酯以及三聚氰胺或聚醚树脂,如果需要的话具有固化催化剂的单组分聚氨酯油 漆;
[0253] ?基于(聚)酮亚胺和脂族或芳族异氰酸酯、异氰脲酸酯或多异氰酸酯的双组分油 漆;
[0254] ?基于(聚)酮亚胺和不饱和丙烯酸酯树脂或聚乙酰乙酸酯树脂或甲基丙烯酰氨 基乙醇酸甲酯的双组分油漆;
[0255] ?基于含羧基或含氨基聚丙烯酸酯和聚环氧化物的双组分油漆;
[0256] ?基于包含酐基团的丙烯酸酯树脂和多羟基或多氨基组分的双组分油漆;
[0257] ?基于含丙烯酸酯的酐和聚环氧化物的双组分油漆;
[0258] ?基于(累)气恶唑啉和含有酐基团的丙烯酸酯树脂,或者不饱和丙烯酸酯树脂,或 者脂族或芳族异氰酸酯、异氰脲酸酯或多异氰酸酯的双组分油漆;
[0259] ?基于不饱和聚丙烯酸酯和聚丙二酸酯的双组分油漆;
[0260] ?基于热塑性丙烯酸酯树脂或者外部交联丙烯酸酯树脂与醚化三聚氰胺树脂组 合的热塑性聚丙烯酸酯油漆;
[0261 ] ?基于硅氧烷改性或氟改性的丙烯酸酯树脂的油漆体系。
[0262] 涂料组合物优选包含0.01-100.0重量份组合组分i)和ii),即组合物中的细粒固 体和聚合物P及其盐,特别是0.05-50.0份,尤其是0.1-20.0份,每100重量份固体基料 (binder)〇
[0263] 为制备本发明液体组合物,通常将颜料在聚合物P及其盐的存在下分散于液体稀 释剂中。分散可通过使用常规技术,例如高速混合、球磨、砂磨、磨碎机粉碎或者两辊或三辊 研磨而实现。所得颜料分散体可具有以上范围内的颜料:分散剂重量比。因此所得分散体也 称为研磨料。
[0264]为制备涂料组合物或油墨,通常通过例如混合将研磨料引入基料(binder)的液体 组合物中。然而,也可将细粒固体分散于聚合物P及其盐的溶液中,通过蒸馏掉溶剂和/或水 而将所得混合物浓缩,优选至干燥,任选使所得浓缩物进一步经受热和/或机械处理以制备 包含颜料和改性共聚物的混合物,然后可随后将其分散于液体基料(binder)配制剂中。根 据该方法,细粒固体和聚合物P及其盐的固体组成容易分散且不需要时间和能量密集型的 研磨以引入例如油漆配制剂中。
[0265]下文还通过实施例描述本发明。
[0266] 制备实施例
[0267] 缩写:
[0268] E0 氧化乙烯
[0269] p〇 氧化丙烯
[0270] CL ε-己内酯
[0271] VL δ-戊内酯
[0272] η-ΒΑ 丙烯酸正丁酯
[0273] DBTL 二月桂酸二丁锡
[0274] ΗΕΑ 丙烯酸2-羟基乙酯
[0275] ΙΑ 靛红酸酐
[0276] MPEG 甲氧基聚乙二醇
[0277] 1^8-10^2,2_二羟甲基丙酸
[0278] 2-0DSA 2_十八碳烯基琥珀酸酐
[0279] BTCA 1,2,4_ 苯三羧酸酐
[0280] AMP 2-氨基-2-甲基-1-丙醇
[0281] 表1:所用的市售聚合物P':
[0282]
[0283] 制备以下聚合物P ' 1至P ' 6作为聚合物P的原料。
[0284] 聚合物P,1: 0H 封端聚醚酯(MPEG350-4CL-VL-OH)
[0285] 将35g(0.1摩尔)甲基聚乙二醇(350克/摩尔的Mw)、45.6g(0.4摩尔)ε-己内酯和 10.0g(0.1摩尔)δ-戊内酯的混合物在惰性气体下用o.lg二月桂酸二丁锡处理并加热至160 °(3直至达到97%的固体含量。得到作为黄色/无色液体且具有65mg KOH/g的0H值的聚醚酯。 [0286]聚合物P ' 2:硬脂醇和ε_己内酯的聚酯
[0287]将27g(0.1摩尔)硬脂醇和80.0g(0.7摩尔)ε-己内酯的混合物在惰性气体下用 0.2g二月桂酸二丁锡(DBTL)处理并加热至160°C直至达到97%的SC(固体含量)。得到作为 白色固体且具有54mg KOH/g的0H值的产物。
[0288] 聚合物Ρ'.?: Β〇1?〇Ι*Ι1#Η20、δ-戊内酯和ε-己内酯的超支化聚酯
[0289] 将 10g Boltorn? Η20、50 · 0g (0 · 44摩尔)ε -己内酯和44 · 0g (0 · 44摩尔)δ-戊内酯的 混合物在惰性气体下用〇.〇7g DBTL处理并加热至160°C直至达到97%的固体
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