用于泡沫组合物的双尾烃表面活性剂制造技术

本发明专利技术总体涉及新的水溶性的低聚物和聚合物添加剂，其衍生自：低聚和聚合的胺；含双尾烷基的酸的酯或卤化物，其具有季铵间隔基团；任选和优选地含亲水性基团的化合物，其能与伯、仲或叔氨基反应；和任选地含疏水性基团的化合物。本发明专利技术化合物可以作为添加剂用于含水成膜起泡剂，并且可以部分或完全代替在泡沫剂中的含氟表面活性剂和/或氟化泡沫稳定剂。

Double tail hydrocarbon surfactant for foam composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于泡沫组合物的双尾烃表面活性剂专利技术背景含氟表面活性剂可以用于在蒸馏水、自来水或海水中将水的表面张力降低至15达因/厘米；此性能使得含氟表面活性剂可用于某些商业泡沫配制剂中。有用的含氟表面活性剂通常具有单个全氟烷基疏水性尾以及一个或多个被连接基团分开的亲水性尾。本领域中的许多文献描述了这种“单体的”单个全氟尾类型的表面活性剂以及它们在含水泡沫和耐醇性起泡剂中的应用。通常，它们的可用性描述为归因于改进了较小分子的迁移性和能快速迁移到液体-空气界面的能力。线性分子通常由于它们的较低表面张力性能而成为优选。Capstone1157和1183、ChemguardS-103A、S-106A和FS-100正是这种情况，它们都是线性的有效表面活性剂，其具有单个全氟烷基尾和单个亲水性尾，并且被泡沫剂生产者有效地用于许多商业泡沫剂中。特定起泡剂对于极性溶剂的蒸气密封作用是如下实现的：(1)使得从泡沫排出聚合物溶液得到的聚合物膜沉淀到极性溶剂表面上；和(2)从泡沫排出的含水成膜溶液分布到已沉淀的聚合物膜的表面上。常用于泡沫配制剂中的聚合物是多糖胶；水溶性的衍生自多胺的泡沫稳定剂，其含有全氟烷基和多个亲水性基团；或者上述两种类型的水溶性聚合物的组合。数十年来，含氟表面活性剂和氟化泡沫稳定剂由于它们独特的表面性能已经广泛用于工业和军事应用中。但是在90年代，开始出现以下问题：检测到在全球的环境、野生动物和人体中存在两种合成化学品，即全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)。这些酸已经显示在环境中的持久性，在野生动物和人体中积累，并且具有相关的毒性。科学家被高浓度的这些酸所困惑，因为它们并不是大多数含氟化学配制剂的一部分。后来假设更复杂的全氟辛基取代的氟化学品通过环境降解而转化成PFOA和PFOS，或者如果存在于人体中，则通过酶催生物转变发生这种转化。为了解决这些环境和健康问题，在2006年，美国环境保护机构(EPA)邀请八个主要氟化学品生产商(这包括美国、欧洲和日本的公司)参加全球合作项目并致力于从排放物主动清除PFOA和会导致PFOA的产品，直到2015年。这些研究发现，全氟己酸(PFHA)和全氟丁酸(PFBA)以及它们的磺酸类似物(PFHS和PFBS)产生与它们的长链同系物相比较少的健康和环境影响。在EPA的合作项目之后，大多数公司逐步用基于C6(全氟己基)的产品代替较长的全氟烷基链。但是，近期一些环境组织指出基于C6的产品可能引起比初始设想更多的问题，这导致在一些国家实施更严格的关于C6含氟化学品的控制。将来也可能实施对于C6产品的限制，所以仍然需要开发不含氟的配制剂。专利技术概述在一个实施方案中，本专利技术涉及水溶性的含水成膜泡沫添加剂组合物，其包含：分子量为约103至100,000的多胺；其中氨基被包含以下基团的结构部分取代：双尾(twintail)烷基；至少一个季铵基团；和非氨基的亲水性基团。在该组合物的某些实施方案中，所述结构部分还包含疏水性基团。在该组合物的某些实施方案中，氨基是被部分取代的。在该组合物的某些实施方案中，氨基是被完全取代的。在某些实施方案中，该组合物是衍生自二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)、四亚乙基五胺(TEPA)、五亚乙基六胺(PEHA)、氨基乙基哌嗪(AEP)或亚氨基二丙基胺(IBPA)。在某些实施方案中，该组合物是衍生自至少一种分子量为约300至100,000的聚乙烯亚胺。在一个实施方案中，本专利技术涉及改进含水的和耐醇性的泡沫组合物的稳定性的方法，此方法包括以下步骤：向试剂中加入有效量的水溶性的含水成膜泡沫添加剂；其中所述添加剂包含分子量为约103至100,000的多胺；和其中氨基被以下基团取代：双尾烷基；至少一个季铵基团；和非氨基的亲水性基团。在某些实施方案中，氨基是被部分取代的。在某些实施方案中，氨基是被完全取代的。在某些实施方案中，氨基是进一步被疏水性基团取代的。在某些实施方案中，所述添加剂是衍生自二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)、四亚乙基五胺(TEPA)、五亚乙基六胺(PEHA)、氨基乙基哌嗪(AEP)或亚氨基二丙基胺(IBPA)。在某些实施方案中，所述添加剂是衍生自至少一种聚乙烯亚胺，其中所述至少一种聚乙烯亚胺具有约300至100,000的分子量。专利技术详述本专利技术涉及新的水溶性的低聚物和聚合物添加剂，其衍生自：低聚和聚合的胺；含双尾烷基的酸的酯或卤化物，其具有季铵间隔基团；任选和优选地含亲水性基团的化合物，其能与伯、仲或叔氨基反应；和任选地含疏水性基团的化合物。本专利技术也涉及通过加入这种添加剂改进含水的和耐醇性的泡沫组合物的稳定性的方法。所述添加剂允许配制具有低表面张力的含水成膜剂，并可以部分或完全代替在泡沫配制剂中的含氟表面活性剂和/或氟化泡沫稳定剂。本文使用的术语″有效量″表示为了降低含水的和耐醇性的泡沫组合物的表面张力所需的添加剂的量。本文中关于氨基使用的术语″被完全取代″表示基本上所有的氨基被其它结构部分代替。本文中关于氨基使用的术语″被部分取代″表示少于全部的氨基被其它结构部分代替。本专利技术公开的添加剂是低聚物和聚合物，其具有至少一个类型1的具有季铵间隔基团的双烷基尾单元；至少一个类型2的亲水性单元；和任选地至少一个类型3的烷基或取代烷基单元。通式描述低聚物和聚合物，其按照无规分布方式包含m个式(1A)单元，n个式(1B)单元，p个式(2A)单元，q个式(2B)单元，r个式(2C)单元，s个式(3A)单元，以及t个式(3B)单元。其中类型1的单元定义为式(1A)和(1B)：其中：W1是-CO-或-SO2-；L1独立地是二价连接基团，其是直链或支化的具有1-15个碳原子的亚烷基，或所述亚烷基被1-5个选自-NHR1-、-O-、-S-、-CO-、-SO2-、-CONR1-、-CHOH-、-NR1CO-、-SO2NR1-、-NR1SO2-、-R2N+R3-的基团间隔，其中R1独立地是氢或具有1-6个碳原子的烷基，R2和R3独立地是具有1-6个碳原子的烷基；L2和L3互相独立地是二价连接基团，其是直链或支化的具有1-10个碳原子的亚烷基，或所述亚烷基被1-3个选自-NHR1-、-O-、-S-、-CO-、-SO2-、-CONR1-、-CHOH-、-NR1CO-、-SO2NR1、-NR1SO2-的基团间隔，其中R1独立地是氢或具有1-6个碳原子的烷基；Rh'和Rh″互相独立地是具有2-18个碳原子的烷基；Rh是具有1-6个碳原子的烷基；x是2-6；m和n是0-500，并且m+n是等于或大于1。优选，Rh'和Rh″是具有6-12个碳原子的烷基，W1是-CO-；L1是-CH2CONH(CH2)3N+(CH3)2CH2-或-CH2-；L2和L3互相独立地是-CONH(CH2)2-或-SO2NH(CH2)2-；x是2或3；n和m是0-200；m+n是2-200；并且Rh是甲基。类型2的亲水性基团是由含亲水性基团的式(2A)、(2B)和(2C)表示：其中：L4是二价连接基团，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，其包含：/n分子量为约103至100,000的多胺；/n其中氨基被包含至少一个双尾烷基、至少一个季铵基团和至少一个非氨基的亲水性基团的结构部分的基团取代。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种组合物，其包含：
分子量为约103至100,000的多胺；
其中氨基被包含至少一个双尾烷基、至少一个季铵基团和至少一个非氨基的亲水性基团的结构部分的基团取代。


2.权利要求1的组合物，其中所述结构部分进一步包含至少一个疏水性基团。


3.权利要求1的组合物，其中所述氨基是被部分取代的。


4.权利要求1的组合物，其中所述氨基是被完全取代的。


5.权利要求1的组合物，其中所述氨基被包含以下单元的结构部分取代：
至少两个类型1的双烃链单元，其中每个类型1的单元是选自式(1A)和(1B)：



其中：
W1是-CO-或-SO2-；
L1独立地是二价连接基团，其是直链或支化的具有1-15个碳原子的亚烷基，或所述亚烷基被1-5个选自-NHR1-、-O-、-S-、-CO-、-SO2-、-CONR1-、-CHOH-、-NR1CO-、-SO2NR1-、-NR1SO2-、-R2N+R3-的基团间隔，其中R1独立地是氢或具有1-6个碳原子的烷基，R2和R3独立地是具有1-6个碳原子的烷基；
L2和L3互相独立地是二价连接基团，其是直链或支化的具有1-10个碳原子的亚烷基，或所述亚烷基被1-3个选自-NHR1-、-O-、-S-、-CO-、-SO2-、-CONR1-、-CHOH-、-NR1CO-、-SO2NR1、-NR1SO2-的基团间隔，其中R1独立地是氢或具有1-6个碳原子的烷基；
Rh'和Rh"互相独立地是具有2-18个碳原子的烷基；
Rh是具有1-6个碳原子的烷基；
x是2-6；和
m和n是0-500，并且m+n是等于或大于1；和
至少两个类型2的亲水性单元，其中每个类型2的单元是选自式(2A)、(2B)和(2C)：



其中：
L4是二价连接基团，其是直链或支化的、饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃基团，或所述烃基团被1-3个选自-NHR1-、-O-、-S-、-CONR1-、-NR1CO-、-SO2NR1-、-NR1SO2-的基团间隔或被-CO-、-SO2-封端，其中连接基团L4在式(2A)或(2B)中与氮原子连接，和其中R1独立地是氢或具有1-6个碳原子的烷基；
L5是具有1-4个碳原子的亚烷基；
P1是亲水性基团，并可以是-COOH、-SO3H、-PO3H和它们的盐，-CONH2，-CONHCH2OH，或-(OCH2CH2)nOH；
P2是-COO-；
x是2-6；
p和q是0-500；并且
r是1-200。


6.权利要求5的组合物，其中所述氨基进一步被包含以下单元的结构部分取代：
至少一个类型3的烷基和取代烷基单元，其中每个类型3的单元是选自式(3A)和(3B)：



其中：
W2是直接键、-CO-或-SO2-；
L6是二价连接基团，其是直链或支化的具有1-30个碳原子的亚烷基，或所述亚烷基被1-3个选自-NHR1-、-O-、-S-、-CO-、-SO2-、-CONR1-、-CHOH-、-NR1CO-、-SO2NR1-、-NR1SO2-的基团间隔，其中R1独立地是氢或具有1-6个碳原子的烷基；和
Q是氢或选自以下的硅氧烷结构部分：



其中R4和R5独立地是具有1-6个碳原子的低级烷基，z是1-100；x是2-6；s和t是0-200，并且s+t是等于或大于0。


7.权利要求1的组合物，其中所述氨基被包含以下单元的结构部分取代：
至少两个类型1的双烃链单元，其中每个类型1的单元是选自式(1A)和(1B)：



其中：
Rh'和Rh"是具有6-12个碳原子的烷基；W1是-CO-；L1是-CH2CONH(CH2)3N+(CH3)2CH2-或-CH2-；L2和L3互相独立地是-CONH(CH2)2-或-SO2NH(CH2)2-；x是2或3；n和m是0-200；m+n是2-200；并且Rh是甲基；和
至少两个类型2的亲水性单元，其中每个类型2的单元是选自式(2A)、(2B)和(2C)：



其中：
L4是-CH2-，-CH2CH2-，-CH＝CH-，或-CH2CH2CONHC(CH3)2CH2-；
P1是-COOH、-SO3H或-PO3H和它们的盐，x是2，并且p、q和r是1-100。


8.权利要求7的组合物，其中所述氨基被进一步包含以下单元的结构部分取代：
至少一个类型3的烷基和取代烷基单元，其中每个类型3的单元是选自式(3A)和(3B)：



其中x是2，W2是-CO-，L6是直链或支化的具有8-18个碳原子的亚烷基，并且Q是氢。


9.权利要求1的组合物，其中所述组合物是衍生自二亚乙基三胺(DETA)，三亚乙基四胺(TETA)，四亚乙基五胺(TEPA)，五亚乙基六胺(PEHA)，氨基乙基哌嗪(AEP)，或亚氨基二丙基胺(IBPA)。


10.权利要求1的组合物，其中所述组合物衍生自分子量为约300至100,000的聚乙烯亚胺。


11.一种改进含水的和耐醇性的泡沫组合物的稳定性的方法，此方法包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·克拉克，K·克拉克，A·卡里扎斯，
申请(专利权)人：佩里米特解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US