用于交朕体系的组合物及其交联方法技术

本发明专利技术公开了一种包含多官能分子；具有至少１０，０００分子量的多糖；单（羟烷基）脲和／或２－＊唑烷酮交联剂的组合物。多官能分子包含至少两个选自羧基，酐和胺的官能团。该组合物用作交联体系。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括单(羟烷基)脲和与多官能聚合物结合的多糖的交联体系。
技术介绍
合成聚合物用于许多用途。在很多用途中，将这些合成聚合物交联以达到所需的操作性能。六十多年来，一大类工业重要的热固性聚合物采用甲醛基交联剂。这样的基于甲醛的交联剂对于固化许多材料提供了有效和节约成本的方式。基于甲醛的交联剂的例子包括三聚氰胺-甲醛，脲-甲醛，苯酚-甲醛和丙烯酰胺-甲醛加合物。随着对于毒性和环境考虑的增加，已经进行替代基于甲醛的交联剂的研究。然而，这些替代的交联剂具有显著的缺点，包括低或慢的固化，这就要求最终用途改变它们的工业高速应用设备，以及不是甲醛的有毒组分或挥发性有机化合物的排放。US5,840,822公开了采用单(羟烷基)脲和2-噁唑烷酮交联剂作为基于甲醛的交联剂的替代物。US5,895,804公开了包括具有至少两个羧酸官能团的多羧酸化聚合物和具有至少10,000分子量的多糖的交联。令人惊奇地发现使用单(羟烷基)脲和多糖的结合作为交联体系与二-和/或多-官能化分子和聚合物有协同现象。
技术实现思路
本专利技术涉及单(羟烷基)脲和多糖的结合形成交联体系，也涉及采用这样交联体系的组合物。组合物包括包括至少两个选自羧基，胺和酐的官能团的多官能分子；多糖和以有效提供交联组合物的量存在的交联剂。交联剂仅包括单个脲基团，单个羟基，必须有至少两个碳原子位于脲基团和羟基之间。交联剂也可以是从一开始就有的或现场形成的2-噁唑烷酮的形式。根据本专利技术的组合物包括多官能分子(PFM)。在此，“分子”包括非聚合物分子，低分子量聚合物或齐聚物，例如具有小于约10,000的分子量，更高分子量的聚合物，例如具有大于约10,000到大于1,000,000的分子量。对于本专利技术交联剂的使用分子的真实分子量不是限制性因素。PFM必须包含至少两个选自羧基，胺和酐的官能团。可用于本专利技术的示例性分子非限制性地包括柠檬酸，1，2，4-苯三羧酸，1，2，4，5-苯四羧酸，1，2，3，4-丁烷四羧酸，聚丙烯酸，羧酸官能化的聚酯，羧酸官能化的聚氨酯，和从诸如乙烯(E)，醋酸乙烯酯(VA)，(甲基)丙烯酸(M)AA，(甲基)丙烯酸C1-C8烷基酯，马来酸酐(MAnh)，马来酸，衣康酸(IA)，巴豆酸(CA)，丙烯酸β-羧基乙酯(BCEA)，丁二烯和苯乙烯(STY)的单体制备的聚合物。(甲基)丙烯酸在此表示丙烯酸和甲基丙烯酸及其酯。示例性共聚物包括乙烯/醋酸乙烯酯/丙烯酸共聚物，醋酸乙烯酯/丙烯酸共聚物，丙烯酸/马来酸酐共聚物，醋酸乙烯酯/丙烯酸/马来酸酐共聚物，乙烯/丙烯酸共聚物，乙烯/甲基丙烯酸共聚物，乙烯/醋酸乙烯酯/丙烯酸/马来酸酐共聚物，醋酸乙烯酯/马来酸酐共聚物，乙烯/醋酸乙烯酯/马来酸酐共聚物，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸共聚物，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸乙酯/丙烯酸共聚物，甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/衣康酸共聚物，丙烯酸丁酯/丙烯酸共聚物，丙烯酸丁酯/BCEA共聚物，丙烯酸乙酯/丙烯酸共聚物，丙烯酸2-乙基己酯/丙烯酸共聚物，甲基丙烯酸甲酯/(甲基)丙烯酸乙酯/衣康酸共聚物，苯乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物，苯乙烯/马来酸酐共聚物，苯乙烯/(甲基)丙烯酸/马来酸酐共聚物，苯乙烯/衣康酸共聚物和苯乙烯/丁二烯共聚物。因此，包括酐基团的聚合物可以在聚丙烯酸的制备过程中现场产生。这些例子是非限制性的，根据本专利技术的单(羟烷基)脲和多糖的交联体系事实上可用于交联包括至少两个选自羧基，胺和酐的官能团的任何分子。单(羟烷基)脲交联剂是非常多用途的，可容易地用于交联水溶液聚合物，有机溶液聚合物，聚合物熔体，乳液聚合物，聚合物的含水和非水分散液，和粉末。本专利技术的多糖衍生自天然物质，包括植物，动物，和微生物来源。多糖的例子包括淀粉，纤维素，树胶如瓜尔胶和黄原胶，藻酸盐，果胶和胶凝剂。多糖淀粉包括玉米淀粉，含蜡玉米淀粉，高直链玉米淀粉，土豆淀粉，木薯淀粉和小麦淀粉。其它淀粉包括各种米淀粉，含蜡米淀粉，豌豆淀粉，西米淀粉，燕麦淀粉，大麦淀粉，黑麦淀粉，苋紫淀粉，甘薯淀粉和来自常规植物育种的混合淀粉，如具有40％或更高的直链淀粉含量的混合高直链淀粉，如高直链玉米链淀粉。也可以采用基因工程淀粉如高直链土豆淀粉和土豆支链淀粉。可以对多糖进行改性或衍生，如通过醚化，酯化，酸解，糊精化，氧化或酶处理(如以ω-淀粉酶，γ-淀粉酶，支链淀粉酶，异淀粉酶或葡糖淀粉酶)。本专利技术的多糖具有至少10,000，优选100,000或更高的重均分子量。本专利技术的单(羟烷基)脲交联剂衍生自脲，仅包括单个脲基团，单个羟基，具有至少两个位于脲基团和羟基之间的碳原子。交联剂可包括由通式(I)表示的化合物。位于脲基团和羟基之间的两个碳原子可以是线性，支化或取代的构型。(R3，R4)NC(＝O)N(R1，R2)(I)其中R1是-C(R5)(R6)(R7)，R2是H或R5，R3是H或R5，和R4是H，R1，或R5，其中R5是H，CH2OH，-CH(R8)-CH(R9)OH，-CH(R8)-CH(R9)-CH(R10)OH或C1-C4烷基，R6是H，CH2OH，-CH(R8)-CH(R9)OH，-CH(R8)-CH(R9)-CH(R10)OH或C1-C4烷基，和R7是H，CH2OH，-CH(R8)-CH(R9)OH，-CH(R8)-CH(R9)-CH(R10)OH或C1-C4烷基，其中R8是H，甲基或乙基，其中R9是H，甲基或乙基，其中R10是H，甲基或乙基。示例性单(羟烷基)脲交联剂非限制性地包括(2-羟乙基)脲，(3-羟丙基)脲，(4-羟丁基)脲，1，1-二甲基-2-羟乙基脲，1-乙基-2-羟乙基脲，和(2-羟乙基)亚乙基脲。在此“交联剂(crosslinking agent)”和“交联剂(crosslinker)”可以互换使用。在本专利技术的某些实施方案中，PFM可以从不包括至少两个选自羧基和酐的官能团的起始分子就地产生。当起始分子与单(羟烷基)脲和多糖交联体系结合在一起在某些条件下有效诱导交联时，可以产生官能团使得分子包括至少两个选自羧基，胺和酐的官能团。可以通过将体系加热或通过与起始分子的化学反应而就地产生官能团。例如，烷基酯如甲酯、叔丁酯的酸催化水解非常容易产生羧酸。通过得益于在此包含的公开内容，其它就地产生官能团的机理对本领域技术人员是显然的。PFM和单(羟烷基)脲交联剂存在的相对量使得包含在PFM中的各种官能团的总当量数相对于包含在交联剂中的羟基的当量数的比例范围是约0.2∶1到约100∶1。优选包含在PFM中的官能团的总当量数相对于包含在单(羟烷基)脲交联剂中的羟基的当量数的比例范围是约0.2∶1到约10∶1。多糖存在的相对量使得多糖和多官能分子的重量比从约1∶100到100∶1。在某些实施方案中，可以通过足以在特定温度下达到所需的交联程度的量来确定多糖的量。在其它实施方案中，可以通过足以达到最终组合物或制品中的生物可降解特性的量来确定多糖的数量。在本专利技术的某些实施方案中，可以将路易斯酸和路易斯碱催化剂和交联剂结合以进一步增强交联。这样的催化剂一般包括粘土，二氧化硅(非限制性地包括胶体二氧化硅)，有机胺，季化胺，金属氧化物，金属硫酸盐，金属氯化物，脲硫酸盐，脲盐酸盐，和基于硅酸盐的催化剂。含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，该组合物包括： ａ）包括至少两个选自羧基，胺和酐的官能团的多官能分子； ｂ）具有至少１０，０００分子量的多糖； ｃ）至少一种以有效提供交联组合物的量存在的交联剂，该交联剂选自：包括单个脲基团、单个羟基和在脲基和羟基之间有至少两个碳原子的单（羟烷基）脲交联剂，和２－＊唑烷酮。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：SP李，老SP保尔斯，
申请(专利权)人：国家淀粉及化学投资控股公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]