具有改进的化学和热稳定性的含有一个或两个季铵锚定基团的聚合物分散剂制造技术

本发明专利技术涉及具有叔胺或季胺锚定基团和选自C8‑50脂肪酸；C8‑50烷(烯)基取代的琥珀酸，酸酐或偏酯；二聚体或三聚体脂肪酸的增溶聚合物和/或来自聚酯，聚醚，聚丙烯酸酯，聚酰胺，聚氨酯的重复单元或所述重复单元的混合物以无规或嵌段共聚物形式的聚合物的分散剂。分散剂的改进在于，相对于现有技术，叔胺或季铵化胺与增溶聚合物之间的亚烷基连接基团在叔胺或季铵化胺的氮的孪位碳原子上缺乏可提取的氢原子。该分散剂可用作在升高的温度下老化后具有改善的热稳定性和低量黄色的分散剂。

Polymer dispersants containing one or two quaternary ammonium anchoring groups with improved chemical and thermal stability

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的化学和热稳定性的含有一个或两个季铵锚定基团的聚合物分散剂专利
本专利技术涉及由具有叔胺基团的二胺或氨基醇组分制备的分散剂，其中所述叔胺的氮原子的β碳原子作为一个朝向羟基或其他胺(所述其他胺是伯或仲胺)基团的碳原子缺乏可提取的氢原子，因为β碳原子被选自烷基(选自甲基，乙基，丙基)或羟基烷基的基团二取代。分散剂包含具有一个或多个羧基的疏水性烷(烯)基组分或具有选自醚，酯，烯烃，丙烯酸酯或氨基甲酸酯重复单元的重复单元的增溶聚合物，或所述重复单元的共聚物。该分散剂可用于将颜料或细颗粒(通常直径小于1微米)分散在涂料，油墨，塑料，橡胶等中。
技术介绍
许多制剂如油墨，油漆，研磨料和塑料材料需要有效的分散剂以使颗粒状固体均匀分布在非极性有机介质中。许多出版物公开了包含叔胺基团或季铵化胺基团的分散剂。然而，历史上已知这些胺基在升高的温度下经历降解反应，这降低了分散剂的有效性和/或产生黄色降解产物。US2014/0114019公开了含有叔胺的聚酯的分散剂，所述叔胺用烃基环氧化物与酸组合季铵化。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种叔胺或季铵化叔胺基分散剂，其在暴露于升高的温度时具有降低的降解倾向和/或产生较少的黄色降解产物。根据本专利技术，提供了一种组合物，其包含颗粒状固体，有机或水性介质和式(1)化合物及其盐：(D)m[-Z-A-R]n式1其中，m＝1-3，n＝1-2；更优选n为1时，m为1-3，更优选n为2时，m为1；和其中Z-A-R不是与其自身连接的聚合物重复单元。D包括C8-50脂肪酸；C8-50烷(烯)基取代的琥珀酸，酸酐或偏酯；二聚体或三聚体脂肪酸；和/或直链，支链，嵌段，无规聚合物和/或共聚物，其沿聚合物主链含有一个或两个能够与胺的氮原子或醇基的氧原子形成共价键(连接)的基团。D可以包含来自聚酯，聚醚，聚酰胺，氨基甲酸酯，聚醚和聚烯烃的重复单元，作为均聚物或共聚物。共聚物可以是无规的或嵌段的。应选择D以与所选水性或非水性分散介质的连续相相容。作为D的替代物，其衍生自在分散剂制造期间偶联的预制聚合物，D可以是由氨基醇的羟基或二胺的伯胺或仲胺聚合的聚醚。Z是O或N(T)。T是H，或C1-18烃基，或由A-R表示的基团，或通过共价键(即，打开环氧化物)连接到氮原子(N)或通过酰化基团形成5-元环状酰亚胺环系连接到相同聚合物D的第二聚合物D。Z-A-R表示式HZ-A-R的氨基醇或二胺(任选三胺)与D的反应性基团的偶联反应产物的残基(氨基醇或二胺(或三胺)不具有醇的H或伯胺或仲胺的H，其在与D的共价偶联反应中失去)。式H-Z-A-R的氨基醇或胺化合物的一个或多个氨基为叔氨基。随后，(任选地)所述叔胺基可以季铵化。二胺(可以是伯胺或仲胺)中的醇官能和偶联氨基通过共价键连接到聚合物D。D和Z之间的偶联反应可以是a)D的活性炭-碳双键与Z的胺前体的迈克尔加成反应，b)D的羰基与伯或仲胺的氮原子的形成酰胺的反应，c)D的醛或酮碳原子与伯或仲胺氮的偶联反应，d)D的异氰酸酯基团与Z的胺前体基团的脲偶联反应，e)D的异氰酸酯基团与醇形成氨基甲酸酯键的反应，f)来自Z的胺前体的醚重复单元的聚合，g)来自Z的羟基前体的氧的醚重复单元的聚合，和h)D的前体的羰基与Z的醇前体的氧原子的酯形成反应。D，在形成结构1之前，可含有一个或多个酰化基团(通常来自羧酸，酯或酸酐的羰基)，环氧化物，异氰酸酯，不饱和羰基(迈克尔加成)，酮(乙酰乙酰基)，用于与醇/胺官能团反应。D可以是包含聚酯，聚醚，聚酰胺，聚酯酰胺，聚丙烯酸酯，聚氨酯，聚烯烃重复单元和所述重复单元的混合物作为无规或嵌段共聚物的聚合物。Z-A-R表示氨基醇或二胺的残基，其中官能团被5个碳或更多的孪位二取代的亚烷基基团分开，并且其中A可以由下式表示：-CH2-C(T2)(T3)-CH(T5)-其中我们使用D和Z的偶联反应的残基这个词并不仅仅意味着剩下的东西；而是指通过所述化学反应与D基团反应后，来自氨基醇或二胺反应物(也称为-Z-A-R的前体)的正常反应产物(通常前体少一个氢原子)；T2和T3各自独立地为烷基，例如甲基，乙基，丙基，羟烷基，例如-CH2OT4，芳基，例如Ph(苯基)或基团-CH(T6)-R；T4为H，聚合物D或其混合物；T5和T6各自独立地为H或任选地C1-4烷基，卤素，C1-4烷基醚取代的芳基如Ph。由A表示的基团的实例包括2,2-二甲基丙烯，2-乙基-2-甲基丙烯，2,2-二乙基丙烯，2-甲基-2-丙基丙烯，2-乙基-2-羟甲基丙烯，2-甲基-2-苯基丙烯。叔胺或季铵基团R，包括其盐，由下式表示-N(R2)(R3)或-N+(R2)(R3)(R4)W-其中，R2，R3和R4各自独立地为直链或支链烷基，芳烷基或烷芳基(1至8个，更理想的是1-4个碳原子)；和W-是无色或有色阴离子。由叔胺表示的基团的实例包括N，N-二甲基氨基，N-甲基-N-苯基氨基，N-苄基-N-甲基氨基，N-甲基邻甲苯胺，咪唑，吡啶，吡咯。非极性有机介质可以例如包括矿物油，脂族烃，芳烃，塑料材料(通常是热塑性树脂)或增塑剂。本专利技术还提供一种组合物，其包含颗粒状固体(通常为颜料或填料)，非极性有机介质和上述本专利技术的分散剂化合物。在一个实施方案中，本专利技术提供一种油漆或油墨，其包含颗粒状固体，非极性有机介质，成膜树脂和本文公开的本专利技术分散剂化合物。油墨可以是喷墨油墨，凹版油墨或胶印油墨(用于平板屏幕装置的滤色器的油墨)。在一个实施方案中，本专利技术提供了包含本专利技术化合物，颗粒状固体(通常为颜料或填料)和极性或非极性有机介质的组合物，其中有机介质可以是塑料材料。塑料材料可以是热塑性树脂。在一个实施方案中，本专利技术提供了本文所述化合物作为本文公开的组合物中的分散剂的用途。在一个实施方案中，本专利技术提供了通过使一种或多种具有叔胺的氨基醇或二胺与一种或多种聚合物D反应获得/可获得的分散剂化合物，所述聚合物D具有可与所述醇或胺基团反应而在两种反应物之间形成共价键的基团。具体实施方式根据本专利技术，提供式(1)的分散剂及其盐：(D)m[-Z-A-R]n式1其中，m＝1-3，n＝1-2；更优选n为1时，m为1-3，更优选n为2时，m为1；和其中Z-A-R不是与其自身连接的聚合物重复单元。在本专利技术的另一个实施方案中，提供了一种组合物，其包含颗粒状固体，有机或水性介质和式(1)化合物及其盐：(D)m[-Z-A-R]n式1其中，m＝1-3，n＝1-2；更优选n为1时，m为1-3，更优选n为2时，m为1；和其中Z-A-R不是与其自身连接的聚合物重复单元。D包括C8-50脂肪酸；C8-50烷(烯)基取代的琥珀酸，酸酐或偏酯；二聚体或三聚体脂肪酸；C8-500的烃基链，或可以是直链，支链，无规或嵌段的聚合物，其含有一个或多个能够与胺或醇基团形成共价键(连接)的基团。Z是由下式表示的桥连基团的-N(T)-或-O-键，其通过共价键连接至酰化基团(通常为羰基)或环氧化物的残基或异氰酸酯的残基或由D基团上的羰基通过氮原子或氧原子活化的不饱和碳-碳键的残基，且二价键通常可以由下式表示：-N(T)-A-或-O-A-其中T是H，或C1-18烃基，或由A-R表示的基团，或通过共价键(即，打开环氧化物)连接到氮原子(N)或通过酰化基团形成5-元环状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.下式的分散剂组合物(D)m[‑Z‑A‑R]n式1其中m＝1‑3且n＝1‑2；更优选n为1时，m为1‑3，更优选n为2时，m为1；其中Z‑A‑R不是与其自身连接的聚合物重复单元；D包括C8‑50脂肪酸；C8‑50烷(烯)基取代的琥珀酸，酸酐或偏酯；二聚体或三聚体脂肪酸；和/或聚合物，直链或支链，任选的嵌段或无规共聚物，其沿聚合物主链含有一个或两个能够与二胺的氮原子或氨基醇的氧原子形成共价键(连接)的基团；Z是‑O‑或‑N(T)‑；T是H，或C1‑18烃基，或由A‑R表示的基团，或通过共价键(即，打开环氧化物)连接到氮原子(N)或通过酰化基团形成5元环状酰亚胺环系连接到相同聚合物D的第二聚合物D；Z‑A‑R表示式H‑Z‑A‑R的氨基醇或二胺(任选三胺)与D的反应性基团的偶联反应产物(二胺(或三胺)的伯胺或仲胺基团或氨基醇的醇基团不具有H原子，其在与D的共价偶联反应中失去)；(在二胺的情况下，一个胺基是叔胺，在三胺的情况下，两个以上胺基可以是叔胺)，并且随后(任选地)所述叔胺基可以部分或完全季铵化，其中D和Z之间的偶联反应可以是a)D的活性炭‑碳双键与Z的胺前体的迈克尔加成反应，b)D的羰基与伯或仲胺的氮原子的形成酰胺的反应，c)D的醛或酮碳原子与所述二胺的伯胺或仲胺氮的偶联反应，d)D的异氰酸酯基团与Z‑A‑R的二胺前体基团的脲偶联反应，e)D的异氰酸酯基团与醇形成氨基甲酸酯键的反应，f)来自Z‑A‑R的胺前体的醚重复单元的聚合，g)来自Z‑A‑R的羟基前体的氧的醚重复单元的聚合，和h)D的前体的羰基与Z‑A‑R的醇前体的氧原子的酯形成反应；和A可以用下式表示‑CH2‑C(T...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.26 US 62/450,6651.下式的分散剂组合物(D)m[-Z-A-R]n式1其中m＝1-3且n＝1-2；更优选n为1时，m为1-3，更优选n为2时，m为1；其中Z-A-R不是与其自身连接的聚合物重复单元；D包括C8-50脂肪酸；C8-50烷(烯)基取代的琥珀酸，酸酐或偏酯；二聚体或三聚体脂肪酸；和/或聚合物，直链或支链，任选的嵌段或无规共聚物，其沿聚合物主链含有一个或两个能够与二胺的氮原子或氨基醇的氧原子形成共价键(连接)的基团；Z是-O-或-N(T)-；T是H，或C1-18烃基，或由A-R表示的基团，或通过共价键(即，打开环氧化物)连接到氮原子(N)或通过酰化基团形成5元环状酰亚胺环系连接到相同聚合物D的第二聚合物D；Z-A-R表示式H-Z-A-R的氨基醇或二胺(任选三胺)与D的反应性基团的偶联反应产物(二胺(或三胺)的伯胺或仲胺基团或氨基醇的醇基团不具有H原子，其在与D的共价偶联反应中失去)；(在二胺的情况下，一个胺基是叔胺，在三胺的情况下，两个以上胺基可以是叔胺)，并且随后(任选地)所述叔胺基可以部分或完全季铵化，其中D和Z之间的偶联反应可以是a)D的活性炭-碳双键与Z的胺前体的迈克尔加成反应，b)D的羰基与伯或仲胺的氮原子的形成酰胺的反应，c)D的醛或酮碳原子与所述二胺的伯胺或仲胺氮的偶联反应，d)D的异氰酸酯基团与Z-A-R的二胺前体基团的脲偶联反应，e)D的异氰酸酯基团与醇形成氨基甲酸酯键的反应，f)来自Z-A-R的胺前体的醚重复单元的聚合，g)来自Z-A-R的羟基前体的氧的醚重复单元的聚合，和h)D的前体的羰基与Z-A-R的醇前体的氧原子的酯形成反应；和A可以用下式表示-CH2-C(T2)(T3)-CH(T5)-其中T2和T3各自独立地为烷基，例如甲基，乙基，丙基，羟烷基，例如-CH2OT4，芳基，例如Ph(苯基)或基团-CH(T6)-R；T4为H，聚合物D或其混合物；T5和T6各自独立地为H或任选地C1-4烷基，卤素，C1-4烷基醚或取代的芳基如Ph；和R是由下式表示的包括其盐的叔胺基团-N(R2)(R3)或由下式表示的季铵基团N+(R2)(R3)(R4)W-或其混合物，其中R2，R3和R4各自独立地为直链或支链烷基，芳基或烷芳基；和W-是无色或有色阴离子。2.根据权利要求1的分散剂组合物，其中D包括聚合物，所述聚合物作为无规或嵌段共聚物包含来自聚酯，聚醚，聚酰胺，聚酰胺，聚丙烯酸酯，聚氨酯，聚烯烃重复单元和所述重复单元的混合物的重复单元。3.根据权利要求1的分散剂组合物，其中D包括C8-50脂肪酸；C8-50烷(烯)基取代的琥珀酸，酸酐或偏酯；和/或二聚体或三聚体脂肪酸。4.一种组合物，其包含在连续介质中的分散的颗粒状固体和下式的分散剂(D)m[-Z-A-R]n式1其中m＝1-3且n＝1-2；更优选n为1时，m为1-3，更优选n为2时，m为1；其中Z-A-R不是与其自身连接的聚合物重复单元；D包括C8-50脂肪酸；C8-50烷(烯)基取代的琥珀酸，酸酐或偏酯；二聚体或三聚体脂肪酸；和/或聚合物直链或支链或任选的嵌段或无规共聚物，其沿聚合物主链含有一个，两个或三个能够与二胺的氮原子或氨基醇的氧原子形成共价键(连接)的基团；Z是-O-或-N(T)-；T是H，或C1-18烃基，或由A-R表示的基团，或通过共价键(即，打开环氧化物)连接到氮原子(N)或通过酰化基团形成5元环状酰亚胺环系连接到相同聚合物D的第二聚合物D；Z-A-R表示式H-Z-A-R的氨基醇或二胺(任选三胺)与D的反应性基团的偶联反应产物(氨基醇或二胺或三胺不具有醇的H或伯胺或仲胺的H，其在与D的共价偶联反应中失去)；(在二胺或三胺的情况下，一个或多个胺基是叔胺)，并且随后(任选地)所述叔胺基可以部分或完全季铵化，其中D和Z之间的偶联反应可以是a)D的活性炭-碳双键与Z的胺前体的迈克尔加成反应，b)D的羰基与伯或仲胺的氮原子的形成酰胺的反应，c)D的醛或酮碳原子与伯胺或仲胺氮的偶联反应，d)D的异氰酸酯基团与Z-A-R的二胺前体基团的脲偶联反应，e)D的异氰酸酯基团与醇形成氨基甲酸酯键的反应，f)来自Z-A-R的胺前体的醚重复单元的聚合，g)来自Z-A-R的羟基前体的氧的醚重复单元的聚合，和h)D的前体的羰基与Z-A-R的醇前体的氧原子的酯形成反应；和A可以用下式表示-CH2-C(T2)(T3)-CH(T5)-其中T2和T3各自独立地为烷基，例如甲基，乙基，丙基，羟烷基，例如-CH2OT4，芳基，例如Ph(苯基)或基团-CH(T6)-R；T4为H，聚合物D或其混合物；T5和T6各自独立地为H或任选地C1...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·德福特，N·L·辛普森，
申请(专利权)人：路博润先进材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US