用于水性涂料的新型非離子型聚酰胺流變改性劑制造技術

制備非離子型流變改性劑以用于水性涂料，所述非離子型流變改性劑包含由酸封端的聚合物制備的聚酰胺，所述聚酰胺被包含非離子型親水性鏈段的聚合物封端并隨后分散于水中，并且所述非離子型流變改性劑為水基涂料提供了優異的顏料懸浮性能和流變性能。

A new nonionic polyamide rheological modifier for water-based coatings

Preparation of non-ionic rheology modifier for waterborne coatings, the nonionic rheology modifier contains acid terminated polymers prepared polyamide polymer encapsulating the polyamide is containing non-ionic hydrophilic end and then dispersed in water, and the Noionic rheological modifier provides pigment suspension performance and excellent rheological properties for water-based coating.

【技術實現步驟摘要】
用于水性涂料的新型非離子型聚酰胺流變改性劑
用于水性涂料的非離子型流變改性劑組合物，其防止涂料中顏料和固體顆粒的沉降。
技術介紹
為了防止在儲存期間涂料中的顏料或其他微細分散的固體顆粒沉降，向組合物中添加顏料懸浮劑或抗沉降劑。抗沉降劑能為水性涂料組合物提供優異的顏料懸浮性能和流變性能。應用顏料懸浮劑或抗沉降劑能克服涂料中發生的沉降問題。在沒有此類抗沉降劑的情況下，顏料和其他未溶解的材料，一旦沉降，則可能難以再分散于涂料體系中。因此，本領域中添加劑(抗沉降劑)可用來控制包含微細分散的固體顆粒的水性流體體系的流變性能和顏料懸浮性能并使其易于使用。因為顏料的粒徑大且比重也大，因此鋁顏料或珠光顏料，例如在金屬涂料和耐腐蝕涂料中所使用的云母或耐腐蝕顏料，將導致在涂料中容易沉降。在溶劑型涂料中，將酰胺蠟類或聚環氧乙烷蠟類的抗沉降劑用于防止沉降，但許多這些添加劑不適用于水性涂料中。用作有機(或非水性)涂料組合物的抗沉降劑或顏料懸浮劑的材料是分散于有機溶劑中的可乳化的聚乙烯蠟。這公開于第3,123,488號和第3,184,233號美國專利中。第3,985,568號美國專利描述了奶油狀糊劑，其包含懸浮于硫酸化/磺化的蓖麻油溶液中的可乳化的聚乙烯蠟的微細分散的顆粒，其中所述蓖麻油溶液用于改變包含微細分散的固體顆粒的非水性流體體系的流變性能和懸浮性能。第3,937,678號美國專利公開了將通過使氫化蓖麻油脂肪酸或包含氫化蓖麻油脂肪酸的有機混合物與胺反應而獲得的酰胺蠟的混合物應用于非水性流體體系中，能改善包含有微細分散的固體顆粒的非水性流體體系的流變性能和懸浮性能。已經將諸如鍛制二氧化硅的增稠劑或諸如蒙脫土、水輝石或硅鎂土的黏土用于水性涂料體系中以調整顏料沉降問題。然而，這些材料具有使與固化涂料體系相關的光澤度降低的缺陷，且在涂料制備完成時難以用作后添加調整物。在涂料的制造過程中，這些材料難以分散且需要高剪切混合設備以實現充分分散。第4,381,376號美國專利公開了由乙烯和具有至少一個羧酸基團的α,β-烯鍵不飽和羧酸形成的低分子量共聚物酸，與具有1至3價的陽離子形成離子型共聚物鹽的方法。這些材料可以是分散助劑以將諸如顏料的微細分散的惰性材料分散于包含聚丙烯和聚乙烯的多種非水性聚合物組合物。第5,374,687號美國專利公開了通過用中和劑中和由α-烯烴與α,β-烯鍵不飽和羧酸獲得的乳化共聚物而獲得的物質。該組合物充當水性抗沉降劑。該添加劑是液體，并且因此具有操作優勢，但其在作為用于水性金屬涂料中的鋁顏料或諸如云母的珠光顏料的抗沉降劑時效果不足。第5,994,494號美國專利公開了用于水性涂料的抗沉降劑。通過以下方法獲得組合物：聚酰胺，其通過使具有2至12個碳原子的伯二胺與超過二元胺的量的二聚二羧酸反應獲得，其中二聚二羧酸是通過使不飽和脂肪酸(通用名：二聚酸)或二聚酸的混合物與另外的具有3至21個碳原子的二羧酸和/或具有2至22個碳原子的單羧酸聚合而獲得的。用中和堿中和聚酰胺，并隨后將經中和的聚酰胺分散于主要由水組成的介質中。近年來，由于環境問題和易用性問題，已經積極地對水性涂料提出了檢驗。因此，自然地尋求用于水性體系的抗沉降劑。盡管，如上所述，迄今已經將多種抗沉降劑提議作為水性抗沉降劑，但是它們具有問題，例如，它們在效果上不足以防止具有大粒徑和大比重的顏料的沉降，例如，用于水性金屬涂料中的鋁顏料和諸如云母的珠光顏料，用于水性耐腐蝕涂料中的耐腐蝕顏料。此外，光澤和耐水性降低。此前公開的含有聚酰胺組合物的抗沉降劑包含芳香族溶劑以改善脫水，這將導致殘留的芳香族溶劑留于涂料中，即使應用了溶劑去除過程(第5,994,494號美國專利)。此外，許多早期的用于水性涂料的抗沉降劑需要使用胺中和劑。結果，涂料性能變得對pH敏感。在一些情況下，中和劑還將引起揮發性問題。通過向水性涂料組合物提供優異的顏料懸浮性能和流變性能，本專利技術克服了現有技術的問題和缺陷，而無胺中和劑及隨之發生的pH敏感性。專利技術概述在一個實施方案中，本專利技術提供了用于水性涂料的非離子型流變改性劑組合物，其由具有以下步驟的方法得到：使多酸封端的聚酰胺與具有非離子型親水性鏈段的單環氧封端的聚合物反應以由此形成聚合物；以及將所述聚合物分散于含共溶劑的水中以獲得流變改性劑分散物。在另一實施方案中，本專利技術提供了用于水性涂料的非離子型流變改性劑組合物，其由包括以下的方法得到：使多酸封端的聚酰胺與烴基縮水甘油醚反應以形成中間體；使所述中間體與具有非離子型親水性鏈段的單異氰酸酯封端的聚合物反應以由此形成聚合物；以及將所述聚合物分散于含共溶劑的水中以獲得流變改性劑分散物。在又一實施方案中，本專利技術提供了式(1)的非離子型聚酰胺流變改性劑式(1)中X為多酸封端的聚酰胺，n＝2～6，且式(1)中Y為包括以下端基中的一種或多種：其中R1在式(1)中為含有1至22個碳原子的脂肪族端基、脂環族端基或芳香族端基。在一個實施方案中，R2在式(1)中為選自甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、二環己基甲烷-4,4’-二-異氰酸酯、1,4-雙(2-異氰酸-2-基)苯、三甲基六亞甲基二異氰酸酯中的二異氰酸酯化合物的殘基部分，以及X’為聚(C2-4烯化氧)。優選實施方式本專利技術的目的是由不含芳香族的且非揮發性的方法來提供抗沉降劑或顏料懸浮劑，當與在水性涂料體系中用于抗沉降和顏料懸浮的現有材料相比，其是更加環境友好的。抗沉降劑易于操作，且易于并入水性組合物中。此外，通過使用含經設計的組合物的原材料代替混合物，在制造本專利技術中用于抗沉降的材料時可以控制過程以及組成比，物理性能和應用性能也是可控制的。在本文中描述了為了實現這一目的的流變添加劑的實施方案。本公開內容的一個實施方案提供了非離子型聚酰胺流變改性劑，其可以由包括以下的方法獲得：使多酸封端的聚酰胺與具有非離子型親水性鏈段的單環氧封端的聚合物反應。隨后，將聚酰胺分散于含共溶劑的水中以獲得25％固體含量的流變改性劑。在一些實施方案中，通過使至少一種具有3至54個碳原子的二羧酸和/或三羧酸與至少一種二元胺反應而制成多酸封端的聚酰胺。在此類實施方案中，所述二羧酸選自：丙二酸、琥珀酸、谷氨酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、間苯二甲酸和二聚脂肪酸。在另一實施方案中，所述三羧酸選自：檸檬酸、丙烷-1,2,3-三羧酸、1,2,4-丁烷三羧酸、苯-1,3,5-三羧酸、1,2,4-苯三羧酸、聯苯基-3,4’,5-三羧酸和三聚脂肪酸。在各個前述實施方案中，所述二元胺選自：乙二胺、1,4-二氨基丁烷、六亞甲基二胺、1,10-十亞甲基二胺、1,11-十一亞甲基二胺、1,12-十二亞甲基二胺、二甲苯二胺和4,4’-二氨基二苯基甲烷。在一些實施方案中，通過使表氯醇與單羥基非離子型親水性化合物反應，或通過使單烴基酸與二縮水甘油基封端的非離子型親水性化合物反應而制成具有非離子型親水性鏈段的單環氧封端的聚合物。在此類實施方案中，單羥基非離子型親水性化合物的分子量為500g/摩爾至3000g/摩爾且包含具有1至22個碳原子的脂肪族端基、脂環族端基或芳香族端基的聚(C2-4烯化氧)。在一些實施方案中，在單烴基酸與二縮水甘油本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于水性涂料的非離子型流變改性劑組合物，其由包括以下的方法得到：(1)使多酸封端的聚酰胺與具有非離子型親水性鏈段的單環氧封端的聚合物反應以由此形成聚合物；以及(2)將所述聚合物分散于含共溶劑的水中以獲得流變改性劑分散物。

【技術特征摘要】
1.用于水性涂料的非離子型流變改性劑組合物，其由包括以下的方法得到：(1)使多酸封端的聚酰胺與具有非離子型親水性鏈段的單環氧封端的聚合物反應以由此形成聚合物；以及(2)將所述聚合物分散于含共溶劑的水中以獲得流變改性劑分散物。2.如權利要求1所述的非離子型流變改性劑組合物，其中所述多酸封端的聚酰胺是通過使至少一種具有3至54個碳原子的二羧酸和/或三羧酸與至少一種二元胺反應而獲得的。3.如權利要求2所述的非離子型流變改性劑組合物，其中所述二羧酸選自丙二酸、琥珀酸、谷氨酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、間苯二甲酸和二聚脂肪酸。4.如權利要求2所述的非離子型流變改性劑組合物，其中所述三羧酸選自檸檬酸、丙烷-1,2,3-三羧酸、1,2,4-丁烷三羧酸、苯-1,3,5-三羧酸、1,2,4-苯三羧酸、聯苯基-3,4’,5-三羧酸和三聚脂肪酸。5.如權利要求2所述的非離子型流變改性劑組合物，其中所述二元胺選自乙二胺、1,4-二氨基丁烷、六亞甲基二胺、1,10-十亞甲基二胺、1,11-十一亞甲基二胺、1,12-十二亞甲基二胺、二甲苯二胺和4,4’-二氨基二苯基甲烷。6.如權利要求1所述的非離子型流變改性劑組合物，其中所述具有非離子型親水性鏈段的單環氧封端的聚合物是通過以下獲得的：(1)使表氯醇與單羥基非離子型親水性化合物反應，或者(2)使單烴基酸與二縮水甘油基封端的非離子型親水性化合物反應。7.如權利要求6所述的非離子型流變改性劑組合物，其中所述單羥基非離子型親水性化合物包含具有1至22個碳原子的脂肪族端基、脂環族端基或芳香族端基的聚(C2-4烯化氧)，并且其中所述單羥基非離子型親水性化合物的分子量為500g/摩爾至3000g/摩爾。8.如權利要求6所述的非離子型流變改性劑組合物，其中所述單烴基酸選自乙酸、丁酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、二十二烷酸、1,2-羥基硬脂酸和油酸。9.如權利要求6所述的非離子型流變改性劑組合物，其中所述二縮水甘油基封端的非離子型親水性化合物的非離子型親水性鏈段的分子量為500至3000且包括含有10％-100％環氧乙烷基團的聚(C2-4-烯化氧)鏈段。10.用于水性涂料的非離子型流變改性劑組合物，其由包括以下的方法得到：(1)使多酸封端的聚酰胺與烴基縮水甘油醚反應以形成中間體；(2)使所述中間體與具有非離子型親水性鏈段的單異氰酸酯封端的聚合物反應以由此形成聚合物；以及(3)將所述聚合物分散于含共溶劑的水中以獲得流變改性劑分散物。11.如權利要求10所述的非離子型流變改性劑組合物，其中所述多酸封端的聚酰胺是通過使至少一種具有3至54個碳原子的二羧酸和/或三羧酸與至少一種二元胺反應而獲得的。12.如權利要求11所述的非離子型流變改性劑組合物，其中所述二羧酸選自丙二酸、琥珀酸、谷氨酸、己二酸、庚...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃偉仁，顏俊宏，黃彩綾，林美青，林宏益，
申請(專利權)人：德謙上海化學有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31