分散剂的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请涉及和要求2013年2月11日提交的标题为"DISPERSANTS"的美国临时申 请No. 61/763253的权益，其内容在此通过参考引入。
技术领域
[0002] 本发明涉及用于微粒无机或有机化合物、特别是颜料的分散剂，涉及制备所述分 散剂的方法和包含所述分散剂和微粒无机或有机化合物的组合物。
【背景技术】
[0003] 用于颜料的分散剂是公知的。包含颜料的溶剂性涂料组合物经常需要加入分散 剂，来有效分散和稳定该组合物，特别是在使用特别细的粒度的情况中更是如此。一种常用 的现有的颜料分散剂是基于聚己内酯/十二烷酸/聚醚酰亚胺。这种现有的分散剂销售和 用于汽车和工业溶剂基油漆。
[0004] 聚己内酯/十二烷酸/聚醚酰亚胺分散剂典型地是固体分散剂，因此难以使用。此 外，其它类似的分散剂经常需要协同剂来帮助将该分散剂结合到颜料上，因此使用不需要 协同剂的分散剂是有利的。
[0005] 特别地，用于颜料如炭黑的分散剂用于汽车工业的涂料中。这些涂料施用到金属 上。涂料组合物领域的技术人员公知的是，溶剂减少性涂料组合物的炭黑着色是最难以着 色来表现出一致和高标准显色之一。
[0006] -般认为溶剂减少性涂料组合物的炭黑着色（例如丙烯酸磁漆、硝基纤维素清漆 和醇酸树脂磁漆）的主要问题在于，与利用本领域常规使用的其它颜料通常能够实现的相 对容易的显色相比，难以完全实现这类颜料的黑色显色潜力。
[0007] 化合物的类似化学性质被用于其它技术领域。它们包括US2, 389, 680,其公开了用 羧酸的氨基烷基酰胺来处理沥青，其中烷基是(：1(|_(：23饱和或不饱和链。沥青的处理导致了 对于结合矿物骨料来说改进的附着性。
[0008] US6, 982, 078公开了二聚酰胺丙基聚季化合物。这些化合物基于使用C36二聚二 酸，并且公开用于个人护理应用中的阻隔产品。
[0009] EP1073511公开了二胺中和的化合物和羧酸。聚合的二官能化阳离子化合物公开 用作化妆品、个人护理和家用产品中的润肤剂和调节剂。
[0010] 所以，本发明寻求提供一种分散剂，所述分散剂会表现出对于组合物中的微粒无 机或有机化合物、特别是颜料的良好的分散剂性能。本发明还寻求提供一种分散剂，所述分 散剂在溶剂减少性保护性和装饰性涂料组合物中具有良好的颜料（包括炭黑颜料）显色 性。特别地，本发明寻求提供一种分散剂，所述分散剂具有允许在组合物中使用较少溶剂的 所述性能，同时具有与现有的分散剂和组合物水平相当的机械和其它物理性能。
[0011] 本发明进一步寻求提供一种制备具有改进性能的分散剂的方法，以及还寻求提供 所述分散剂在组合物中的用途。
【发明内容】
[0012] 根据本发明的第一方面，提供的是一种组合物，所述组合物包含至少一种微粒无 机或有机化合物和分散剂，所述分散剂包含具有至少一个羧酸基团的二聚脂肪酸和/或三 聚脂肪酸的残基，所述残基衍生以提供末端仲胺或叔胺。
[0013] 根据本发明的第二方面，提供的是一种分散剂，所述分散剂通过二聚脂肪酸和/ 或三聚脂肪酸和包含仲胺或叔胺的化合物反应来形成。
[0014] 根据本发明的第三方面，提供的是根据第一方面的分散剂或通过第二方面形成的 分散剂的用途，用于分散组合物中的微粒无机或有机化合物。
【具体实施方式】
[0015] 已经发现，二聚脂肪酸和/或三聚脂肪酸残基（所述残基具有至少一个羧酸基团 并衍生以提供末端仲胺或叔胺）可以用作组合物中的微粒无机或有机化合物、特别是颜料 的分散剂，和这种分散剂提供了良好的分散性。归因于该改进的分散性，所述组合物可以包 含比现有分散剂所需更少的溶剂，或当使用与现有分散剂相同量的该分散剂时，能够允许 更高的颜料负载量。特别是当该分散剂与颜料例如炭黑（其用于汽车涂料）一起使用时， 已经发现了这些有利的效应。
[0016] 如在本文所用的，术语"例如"、"如"或"包括"表示引入进一步澄清更一般性的主 题的例子。除非另有规定，这些例子仅仅提供来帮助理解本发明公开中所述的应用，并不表 示以任何方式限制。
[0017] 将理解当描述取代基中碳原子数目（例如WC1-C6烷基"）时，该数目指的是取代基 中存在的碳原子的总数，包括在任何支链基中存在的任何碳原子。此外，当描述例如脂肪酸 中碳原子的数目时，这指的是包括羧基中的一个碳原子和任何支链基中存在的任何碳原子 的碳原子总数。
[0018] 优选该分散剂可以选自通式（I)和/或（II)所示的化合物：
[0019] [ (R2) (R1) N-L1-] m-D- [-L2-N (R3) (R4) ] n (I)
[0020]
[0021] 其中
[0022] D表示二聚脂肪酸；
[0023] T表示三聚脂肪酸；
[0024] L1、L2和L 3每个独立地表示包含1-10个碳原子的连接基团；
[0025] R1、R2、R3、R4、R5和R 6每个独立地表示氢或C rC6烷基；
[0026] R1和R2中至少一个表示C ^C6烷基，R3和R4中至少一个表示C1-C 6烷基，和R5和R6 中至少一个表示C1-C6烷基；
[0027] 对于式（I)，m和η之和是1或2 ;和
[0028] 对于式（II)，m、n和ρ之和是1、2或3。
[0029] 术语二聚脂肪酸（也称作二聚二酸或二聚脂肪二酸）是本领域公知的，并且指的 是单或多不饱和脂肪酸和/或其酯的二聚产物。相关术语三聚脂肪酸类似地指的是单或多 不饱和脂肪酸和/或其酯的三聚产物。
[0030] 二聚脂肪酸描述在 T. E. Breuer，"Dimer Acids"，J. I. Kroschwitz (编辑）， Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，第 4 版，Wily，纽约，1993,第 8 卷， 第223-237页中。它们通过在压力下聚合脂肪酸、然后通过蒸馏除去大部分未反应的脂肪 酸起始材料来制备。最终产物通常包含一些少量的单脂肪酸和三聚脂肪酸，但是大部分由 二聚脂肪酸构成。根据期望，所形成的产物可以用不同比例的不同的脂肪酸来制备。
[0031] 二聚脂肪酸与三聚脂肪酸之比可以通过调整加工条件和/或不饱和脂肪酸原料 来改变。二聚脂肪酸可以以基本纯的形式使用本领域已知的纯化技术从产物混合物分离， 或替代地，可以使用二聚脂肪酸和三聚脂肪酸的混合物。
[0032] 用于本发明的二聚脂肪酸优选衍生自Cltl-C3tl脂肪酸、更优选C 12_C24脂肪酸、特别 是C14-C22脂肪酸、进一步优选C 16-c2(l脂肪酸和尤其是C 18脂肪酸的二聚产物。因此，所形成 的二聚脂肪酸优选包含20-60、更优选24-48、特别是28-44、进一步优选32-42和尤其是36 个碳原子。
[0033] 衍生二聚脂肪酸的脂肪酸可以选自线性或支化的不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸可 以选自具有顺式/反式构造的脂肪酸，和可以具有一个或多个不饱和双键。
[0034] 优选所用的脂肪酸是线性单不饱和脂肪酸。
[0035] 合适的二聚脂肪酸优选衍生自油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈油酸或反油酸的二聚产 物（即是所述二聚产物的二聚等价物）。具体地，合适的二聚脂肪酸衍生自油酸。
[0036] 二聚脂肪酸可以是获自天然脂肪和油（例如向日葵油、大豆油、橄榄油、菜籽油、 棉籽油或妥尔油）的水解的不饱和脂肪酸混合物的二聚产物。
[0037] 二聚脂肪酸的分子量（重均）优选是450-690、更优选500-640、特别是530-610 和尤其是550-590。
[0038] 除了二聚脂肪酸之外，二聚通常导致存在不同量的三聚脂肪酸（所谓"三聚体"）、 低聚脂肪酸，和单体脂肪酸（所谓"单体"）的残基，或它们的酯。单体的量例如可以通过蒸 馏来降低。
[0039] 类似地，任选的三聚脂肪酸优选衍生自关于二聚脂肪酸所提及的材料的三聚产 物，并且优选是C ltl-C3tl、更优选C12-C24、特别是C 14-C22、进一步优选C16-C2tl脂肪酸和尤其是C 18 脂肪酸的三聚体。因此，三聚脂肪酸优选包含30-90、更优选36-72、特别是42-66、进一步优 选48-60和尤其是54个碳原子。
[0040] 三聚脂肪酸的分子量（重均）优选是750-950,更优选790-910,特别是810-890 和尤其是830-870。
[0041] 在本发明的一个实施方案中，四聚脂肪酸和更高的低聚物（下文中均称作低聚 酸）在二聚脂肪酸生产过程中形成。因此，这种低聚酸还可以与三聚脂肪酸和/或二聚脂 肪酸和/或单体脂肪单酸组合，存在于本发明所用的二聚脂肪酸中。
[0042] 低聚酸优选是低聚物，所述低聚物含有4个或更多个衍生自Cltl-C3tl、更优选 C12-C24、特别是C14-C2JP尤其是C 18脂肪酸的单元。低聚酸的分子量（重均）合适地是大于 1000,优选 1200-1800,更优选 1300-1700,特别是 1400-1600 和尤其是 1400-1550。
[0043] 在一个实施方案中，分散剂可以仅使用二聚二酸或三聚三酸来形成。在