用于耐醇水性成膜泡沫(ar-afff)制剂的全氟烷基官能化的聚丙烯酰胺的制作方法_2

文档序号:9793378阅读:来源:国知局
向于产生含有〔4^6八8、&0和更长的全氣烷基的一系列产物,且运些产物随后必须进行 物理分离。运种分离倾向于产生含有少量更长的全氣烷基化合物的C4和C6全氣烷基化合物。 难W完全除去运些少量全氣烷基化合物,但它们不会显著地影响C4分子或6分子的性质。在 所述含氣聚合物的背景下,将理解的是,当所述全氣烷基的少于约1 %比C6更长时,聚合物 实质上没有比C6长的全氣烷基。
[0036] 所述含氣聚合物具有通式I:
[0037]
[003引 其中
[0039] Rf是一个C4-C6全氣烷基;
[0040] A是一个二价连接基团部分;
[0041] Ret为一种链转移剂;
[0042] r1是Η或甲基;
[0043] R2是Η或甲基;
[0044] X 是 ΝΗ或 0;
[004引 Υ是畑2、饥取或OR,其中R是C广C3烷基;
[0046] η 为 10-50;并且 m 为 5-100。
[0047] 所述全氣烷基可W是一种直链或支链的全氣烷基,但通常是一种直链全氣下基和 全氣己基。所述二价连接基团部分A可W是稳定地连接Rf和X部分的任何部分。理想地,所述 二价连接基团A包括含有1-12个碳原子一个直链或支链的控基链。所述控基链可有利地由 杂原子(如S或0)中断,运有利于合成所述含氣聚合物的侧链全氣烷基链。有利的是,当Rf是 C4时,A包含至少8个亚甲基,并且当Rf是C6时,A含有至少4个亚甲基,但本领域技术人员将认 识到,可W存在更多或更少的亚甲基。在具体的实施例中,A是-(C出)i-6-S-(C出)1-6-,例如- (C此)2-S-(C出)2-。在不受理论的限制的情况下,认为相对于之前的情况,存在连接Rf和A的 非氣化的疏水部分允许使用更短的全氣烷基部分。具体而言,在Rf和A之间使用2个、4个、6 个、8个或10个亚甲基的延长的链,允许所述聚合物保持所要求的疏水性质,同时最小化了 所述全氣烷基部分的长度。此外,运不仅允许在所述聚合物中使用更短的全氣烷基部分,而 且还允许所述聚合物及所得的含聚合物的组合物具有更低的总氣含量而不牺牲所希望的 疏水性。
[0048] Ri和R2都可独立地是Η或甲基,但有利的是两者都是H。所述聚合物侧链官能团可独 立地是酷胺官能团或醋官能团,即X可W是ΝΗ或0,并且Υ可W是Ν此、NHR或OR,其中R是低级 烷基。对于针对水解的稳定性重要的情况,所述侧链有利地是酷胺,即X是NH,且Y是N此或 饥瓜,更具体地说是X是NH,并且Y是畑2。
[0049] 所述链转移剂可W是能够对生长的聚合物链起到终止聚合的作用的任何官能团, 且因此所述链转移剂可作为所述聚合过程的调整剂或调节剂。具体地,所述链转移剂可W 是能够与所述生长的聚合物链反应并且终止所述链增长的、具有弱化学键的任何分子。本 领域的技术人员会认识到,可W使用各种各样的链转移剂,包括烷基氯化物、烷基漠化物或 烷基舰化物,W及烷基硫醇和芳基硫醇。适合的链转移剂的更具体实施例包括烷基硫醇、芳 烷基硫醇、全氣烷基烷基硫醇、烷基面化物、芳烷基面化物或全氣烷基烷基面化物。
[0050] 所述链转移剂浓度的增加将会更快地泽灭所述独立聚合物链的生长,且因此造成 产物的更低的平均分子量。相反地,链转移剂的更低浓度造成所述聚合物的更高的平均分 子量。W运种方式,可W改变所述链转移剂的浓度W获得所述聚合物的所希望的平均分子 量。在上述聚合物的背景下,所述链转移剂有利地是Ci-Cs烧硫基或Rf-(C此)2-6-S-,但是本 领域普通技术人员应当认识到,所述链转移剂的性质并不局限于运些实例。
[0051] 在特别有利的实施例中,所述含氣聚合物具有一种结构,在所述结构中,Rf是全氣 己基,A是-(C此)2-S- (C出)2-,Ret是R广(C出)2-S-,r1和R2是Η,X是NH,且Y是畑2。然而,本领域 技术人员将认识到,如本文所述的含氣聚合物并不局限于运些特定的实施例。
[0052] 所述聚合物的平均分子量(重均分子量)有利地是至少约lOOOODa,然而也可W使 用更低的平均分子量。此外,所述含氣聚合物的平均分子量有利地小于lOOOOODa,然而也可 W使用更高的平均分子量,只要所述聚合物保持溶于水但不溶于极性燃料如醇、酬和醋等 即可。
[0053] 所述含氣聚合物的合成
[0054] 单体制备
[0055] 在存在一种链转移剂的情况下,通过一种全氣烷基官能化的丙締酸衍生物和一种 非官能化的丙締酸衍生物的共聚反应来合成所述含氣聚合物。后一种丙締酸衍生物(例如 丙締酷胺、甲基丙締酷胺、丙締酸甲醋、丙締酸乙醋、丙締酸或甲基丙締酸)可容易地获自商 业供应商,例如Sigma A1化ich(St丄ouis,M0)。类似地,还可在商业上从多种来源获得合适 的链转移剂,例如烷基面化物、芳烷基面化物、全氣烷基烷基面化物、烷基硫醇和芳烷基硫 醇。
[0056] 在所述链转移剂是全氣烷基烷基硫醇时,所述反应物可W是或可W不是市售的, 但是可W采用直截了当的方式由容易获得的起始物(例如全氣烷基烷基面化物)通过使用 硫脈进行处理、接着与胺反应进行合成。下面示出的反应方案是说明性的,并且本领域技术 人员将会认识到,运种方案或本领域已知的其他方案可W用来制备具有各种链长的全氣烧 基烷基硫醇,即:
[0057]
[0058] 通过合适的胺或醇与丙締酷氯的反应能够很容易地制备全氣烷基官能化的丙締 酸衍生物:
[0059]
[0060] 用于合成合适的起始胺和醇的方法是本领域所熟知的。例如,在A是亚烷基链或亚 締基链时,适当的胺和醇可W是市售的,或很容易地由市售的起始物(如全氣烷基乙基舰或 全氣烷基乙醇)制备。运些起始物可容易地通过直截了当的方法转化成延长的胺和延长的 醇,所述方法是通过例如在全氣烷基乙基舰的端碳处亲核舰化取代,或衍生自全氣烷基乙 醇的醒的締化反应来生成延长的亚烷基链和亚締基链。同样地,全氣下基舰化物或全氣己 基舰化物到双键的连二亚硫酸盐-催化加成是一种形成带有全氣烷基部分的烷基链和締控 链的众所周知的方法:
[0061]
[0062] 氨化作用得到不饱和产物。
[0063] -种制备扩链的胺和扩链的醇起始物的更便捷方式是通过在具有杂原子(如氧或 硫)的全氣己基或全氣下基取代分子上亲核取代离去基团。因此,例如,可有效地用氨基取 代的硫醇来取代全氣己基乙基舰中的舰化物W便直接得到氨基硫酸:
[0064]
[0065] 然后将得到的胺(或醇)偶联到如上所述的丙締酷氯:
[0066]
[0067] 聚合反应
[0068] 在一种链转移剂和适当的聚合反应引发剂存在下,所得的官能化的丙締酷胺(或 丙締酸醋)单体与丙締酷胺(或如上所述的其他合适的丙締酸衍生物)共聚合。合适的引发 剂是本领域公知的,且包括市售的偶氮类化合物和过氧化物类化合物,例如,过氧化二碳酸 二环己醋、过氧化苯甲酯或二叔下基过氧化物。聚合反应的反应溫度可按照需要变化,并且 可W是〇°C至150°C之间,但是一般地,方便地将所述反应溫度设定在所述反应溶剂(例如叔 下醇、异丙醇或各种二醇和二醇酸)的回流溫度,并且有利地是约60°C至90°C之间。
[0069]
[0070] 通过调整上述链转移剂的相对摩尔比可改变所述聚合物的分子量,并且通过改变 所述反应中使用的各单体的相对比,可调整所述聚合物中丙締酷胺和全氣烷基官能化的丙 締酷胺侧链的相对比。
[0071 ]包含所述含氣聚合物的组合物
[0072]上述含氣聚合物可用于制备水性灭火组合物浓缩液,所述浓缩液可有效地用于制 备耐醇的水性成膜泡沫。具体而言,所述含氣聚合物可用于制备AR-AFFF浓缩液,其中所述 浓缩液组合物基本上不含任何包含含有6个W上碳原子的全氣烷基的表面活性剂。包含含 氣聚合物的AR-AFFF浓缩液是本领域已知的,并且本文所述的含氣聚合物可W用来代替在 本领域已知浓缩液中使用的一些或全部的含氣聚合物。例如,参见美国专利号7,011,763, 在此通过引用将该专利W其全部内容结合在此。
[0073] 由本文所述含氣聚合物所制备的浓缩液可用于扑灭化162 B类极性类(水溶性) 液体燃料火灾和非极性类(水不溶性)液体燃料火灾。所述浓缩液也符合EN 1568-3和EN 1568-4所规定的标准。用于确定在所述浓缩液中使用的含氣聚合物的有效量的方法是本领 域所熟知的。
[0074] 可W任何合适的浓度生产所述AR-AFFF浓缩液,所述浓缩液包括但不限于,1%、 3%和6% (w/w)泡沫浓缩液,运些是典型的商业用途浓缩液的浓度。也可W制备小于l%(w/ W)或大于6% (w/w)的浓缩液。如本文所用,所使用的浓缩液的数字最小的浓度表明最大浓 度的产物,即,百分比符号是指泡沫浓缩液对水的调配率。因此,一份的1 %浓缩液与99份水 一起使用得到100份的使用浓度预混物;类似地,Ξ份的3%浓缩液与97份水得到100份预混 物。如本文所用,术语"7长"可包括能够用作所述灭火组合物的水组分的纯水、去离子水或蒸 馈水、自来水或淡水、海水、盐水、或水性或含水的溶液或混合物。
[0075] 用于制备AR-AFFF浓缩液的典型组分与典型的%浓度(w/w)-起显示在下表中。
[0076]
[OOW]相对于3%液体浓缩液,相应地减少或增加上述组分W制备6%和1 %的合成液体 泡沫浓缩液,或其他浓缩液级别。因此,对于1 %浓缩液,上述用量可W增加3倍,而对于6 % 浓缩液,上述用量可W减少一半。
[0078] 含氣聚合物组分
[0079] 可采用一定量的如本
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