CN112654562B - 水溶性或水分散性组合物 - Google Patents
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Abstract
本公开通常涉及包含具有单‑端和二‑端封端的疏水基团的疏水改性的聚亚烷基二醇的水溶性或水分散性组合物。另外，本发明还涉及其在多种工业领域，例如涂料中的应用。
Description
背景
1.技术领域
本申请公开的工艺、步骤、方法、产物、结果和/或概念(以下统称为“本公开”)通常涉及包含具有单-端和二-端封端的疏水基团的疏水改性的聚亚烷基二醇的水溶性或水分散性组合物。另外，本公开涉及其在多种工业领域如涂料中的应用。
2.背景技术
水溶性聚合物(也通常称为“增稠剂”或“流变改性剂”)广泛用作许多工业水性体系中的添加剂，以改变其流动性能。在指定的加工条件和最终使用情况下，增稠剂会增加粘度并将粘度保持在所需水平。增稠剂例如可用于装饰性和防护性涂料、纸张涂料、化妆品和个人护理产品、洗涤剂、药物、粘合剂和密封剂、农业配制品以及石油钻井液中。
近年来，合成缔合增稠剂的重要性有所提高，特别是在控制水性涂料和胶乳漆的流变学方面。由于合成缔合性增稠剂是由碱性化学品制备，因此可以在考虑到某些特性的情况下进行制备。换句话说，合成的缔合增稠剂可以从头开始针对所需和/或目标的性能进行定制。合成缔合增稠剂在水性体系中起多种作用。例如，在胶乳漆和水性涂料中，增稠剂可以提供改善的稳定性和颜料悬浮性，以及改善的流变性和施用性能。在个人护理产品中，增稠剂可以改善产品的本体、手感、光滑度和丰富度，从而使产品在美学上更令人愉悦。
用于水性涂料或油漆的流变改性剂可以在宽的剪切速率范围内控制粘度。通常将它们分类且称为低、中和高剪切速率增粘剂。当涂料储存在罐中和/或立即将涂料施涂到基材上后而使用低剪切速率增粘剂。需要足够的低剪切增粘剂以抵抗颜料沉降和薄膜流挂，但要对所施加的薄膜涂料提供所需的流平性。布氏粘度是涂料低剪切粘度的常用量度。
当将涂料搅拌、倾倒和有时泵送时，中剪切增粘剂有助于改善罐内外观和处理性能，还可能影响飞溅。中等剪切粘度的常用量度包括Stormer粘度、高转速下的布氏粘度和Rotothinner粘度。Stormer粘度表示为克雷布(Kreb)单位(KU)。因此，提供中等剪切粘度的流变改性剂通常称为“KU增粘剂”。
当将涂料用于刷涂、辊涂和喷涂时，使用高剪切增粘剂。高剪切增粘剂影响刷子和辊子的阻力以及成膜性，从而有助于遮盖力。高剪切粘度通常使用包括标准ICI粘度计的锥板粘度计而进行测量。因此，将提供良好的高剪切粘度的流变改性剂通常称为“ICI增粘剂”。
随着剪切速率的每次变化，涂料经历从低剪切到中剪切的粘度变化，最终到高剪切，由此较高的剪切速率导致低的粘度。因此，必须开发一种流变改性剂以满足涂料的变化剪切速率，以在整个剪切速率范围内优化抗流挂性\流动性和流平性。
不幸的是，使用一种流变改性剂以保持抗流挂性以及良好的流动性和流平性是非常具有挑战性的。随着抗流挂性的提高，流动性和流平性变差。尽管油漆不会滴落，但由于不良的流动性和流平性而影响了可加工性，因此会留下刷子和滚筒的痕迹。流动性和流平性好但抗流挂性差的涂料会导致滴落。涂料配制者必须优化流挂性和流动性，并保持或改善其他涂料性能，例如以最少涂料的遮盖、延长开放时间、耐脱水收缩性、辊涂和刷涂性能以及耐污性。例如，在涂料配制剂中很难使用一种流变改性剂来满足KU和ICI粘度要求。在某些应用中，必须使用KU粘度流变改性剂和ICI粘度流变改性剂的组合物。
期望在不伴随增加KU粘度下而增加ICI粘度和ICI建筑流变改性剂的效率，这是因为KU粘度的增加限制了配制者向配方中添加KU建筑流变改性剂的能力。KU建筑流变改性剂添加不足的配制剂在施涂到底材上时，可以显示出对流挂和滴落的抵抗性很差。还希望使用一种流变改性剂以在一定范围的剪切速率下而优化涂料性能。
附图简述
图1为聚合物A-N的ICI粘度的图。
图2为聚合物A-N的Stormer粘度的图。
图3为聚合物A-N的涂料粘度相对于剪切速率的图。
发明详述
在详细解释本公开的至少一个实施方案之前，应当理解的是本公开的应用并不限于以下说明书中或在附图中示出的构造和组分或步骤或方法的排列的细节。本公开能够具有其他实施方案或者能够以许多方式而实践或执行。同样，应当理解的是本文采用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。
除非本文另有定义，否则与本公开结合使用的技术术语应具有本领域普通技术人员通常理解的含义。此外，除非上下文另有要求，否则单数术语应包括复数，并且复数术语应包括单数。
说明书中提及的所有专利、发表的专利申请和非专利出版物指示了本公开所属领域的技术人员的技术水平。在本申请的任何部分中引用的所有专利、发表的专利申请和非专利出版物在此明确地整体引用作为参考，其程度与每个单独的专利或出版物具体地和单独地指示通过引用作为参考的程度相同。
根据本公开，可以在不进行过度实验的情况下制备和执行本文公开的所有物品和/或方法。尽管已经根据优选实施方案而描述了本公开的物品和方法，但是对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，可以将改变应用于本文描述的物品和/或方法以及步骤或步骤顺序中，而并不背离本公开的概念、精神和范围。对于本领域技术人员而言是显而易见的所有这些类似的替代和修改，都认为在本公开的精神、范围和概念之内。
如根据本公开所使用，除非另外指出，否则以下术语应应理解为具有以下含义。
词语“一”或“一个”在与术语“包含”结合使用时可能表示“一个”，但也与“一个或多个”，“至少一个”和“一个或大于一个”的含义一致。除非明确指出仅当替代方案相互排斥时是指替代方案，术语“或”的使用用来表示“和/或”，尽管本公开支持仅提及替代方案和“和/或”的定义。在整个本申请中，术语“约”用于表示包括量化装置的误差的固有变化、用于确定该值的方法、或研究对象之间存在的变化的值。例如但并不限制，当使用术语“约”时，指定值可以以正负百分之十二、百分之十一、或百分之十、或百分之九、或百分之八、或百分之七、或百分之六、或百分之五、或百分之四、或百分之三、或百分之二、或百分之一而变化。术语“至少一个”的使用应理解为包括一种以及大于一种的任何数量，包括但并不限于1、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、100等。术语“至少一个”可以扩展多至100或1000或更多，取决于其所连接的术语。另外，不应将100/1000的数量视为限制，这是因为较低或较高的限制也会产生令人满意的结果。另外，术语“X、Y和Z中的至少一个”的使用应理解为包括单独的X、单独的Y和单独的Z、以及X、Y和Z的任何组合。序数术语(即“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等)的使用仅是为了区分两个或更多个项目的目的，除非另有说明，否则并不意味着暗示一个条目对另一个的次序、顺序或重要性，或添加的任何顺序。
如本文所用，词语“包含”(以及包含的任何形式，例如“包含”和“包含”)、“具有”(以及具有的任何形式，例如“具有”和“具有”)、“包括”(以及包括的任何形式，例如“包括”和“包括”)或“含有”(以及含有的任何形式，例如“含有”和“含有”)是包括性的或开放式的，并且并不排除额外、未引用的元素或方法步骤。如本文中所使用的术语“或其组合”和“和/或其组合”是指该术语之前的所列项目的所有排列和组合。例如，“A、B、C或其组合”旨在包括以下至少之一：A、B、C、AB、AC、BC或ABC，如果顺序在特定情况下很重要的话，则还包括BA、CA、CB、CBA、BCA、ACB、BAC或CAB。继续该实例，明确包括的是含有一个或多个项目或术语的重复的组合，例如BB、AAA、AAB、BBC、AAABCCCC、CBBAAA、CABABB等。本领域技术人员应理解，除非从上下文明显看出，否则通常对任何组合中的项目或术语的数量并没有限制。
为了以下详细描述的目的，除了在任何操作实例中或在另外指出之处，例如表示在说明书和权利要求中所用的成分的数量的数字在所有情况下均应理解为经过术语“约”而修饰。说明书和所附权利要求书中提出的数字参数是近似值，其可以根据在实施本发明中要获得的期望性能而变化。
术语“烷基”是指具有1至50个碳的饱和直链或支化的烃基。
如本文所用，术语“亚烷基”是指具有一个或多个碳-碳双键的具有1至50个碳原子的不饱和直链或支化的烃基。
术语“芳基”是指包括碳环和杂环芳族基团的单核或多核芳族烃基。
术语“单体”是指在聚合过程中化学键合至相同或不同种类的一个或多个单体上以形成聚合物的小分子。
术语“聚合物”是指包含通过共价化学键连接的一种或多种类型的单体残基(重复单元)的大分子。根据该定义，聚合物包括其中单体单元的数目可以从非常少，更通常将其称为低聚物，至非常多的化合物。聚合物的非限制性实例包括均聚物和非均聚物，例如共聚物、三元共聚物、四元共聚物和更高级类似物。
除非另有说明，本文所用的所有百分比、比率和比例基于重量计。
本公开涉及包含具有单-封端和二-封端的疏水基团的疏水改性的聚亚烷基二醇的水溶性或水分散性组合物。基于封端的疏水基团的总重量，所述二端-封端的疏水基团占至少50重量％，或至少55重量％，或至少60重量％，或至少65重量％，或至少70重量％，或约70重量％至约98重量％。
所述疏水改性的聚亚烷基二醇的重均分子量可以为约500至约2,000,000道尔顿，或约500至约50,000道尔顿，或约1,000至约1,500,000道尔顿，或约1,000至约40,000道尔顿，或约3,000至约30,000道尔顿，或约5,000至约1,000,000道尔顿，或约15,000至约500,000道尔顿，或约20,000至约100,000道尔顿。
合适的聚亚烷基二醇可包括但并不限于聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚丁二醇和聚四氢呋喃。聚亚烷基二醇也可以是至少两种环氧烷的共聚物，其可以选自环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷。在一个非限制性实施方案中，所述共聚物可以是聚乙二醇-聚丙二醇。
在一个非限制性实施方案中，所述聚亚烷基二醇是聚乙二醇(PEG)。PEG是通过环氧乙烷的聚合而制备，并且可以在数均分子量为约300至约10,000,000道尔顿的宽范围内而市购。本公开中使用的PEG的分子量可在约1,000至约5,000,000道尔顿，或约2,000至约2,000,000道尔顿，或约3,000至约1,000,000道尔顿，或约5,000至约60,000道尔顿之间变化。
聚乙二醇可以包括市购产品，例如但不限于可从Sigma-Aldrich市购的聚乙二醇200、聚乙二醇300、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇1,000、聚乙二醇1,500、聚乙二醇2,000、聚乙二醇3,000、聚乙二醇3,350、聚乙二醇4,000、聚乙二醇4,600、聚乙二醇6,000、聚乙二醇8,000、聚乙二醇10,000、聚乙二醇12,000、聚乙二醇20,000、聚乙二醇35,000和聚乙二醇40,000，可从Clariant市购的聚乙二醇(Polyglykol)400、聚乙二醇600、聚乙二醇4,000S、聚乙二醇8,000S、聚乙二醇9,000S、聚乙二醇20,000S和聚乙二醇35,000S。
聚丙二醇的实例可以包括但并不限于聚(丙二醇)425、聚(丙二醇)725、聚(丙二醇)1,000、聚(丙二醇)2,000、聚(丙二醇)2,700和聚丙二醇4,000，它们均可以从Sigma-Aldrich市购。
对于聚乙二醇-聚丙二醇的共聚物，PPG/PEG的重量比可以在约80:20至约3:97，或约70:30至约5:95，或约50:50至约10:90之间变化。聚乙二醇-聚丙二醇的实例可以包括但并不限于可购自Sigma-Aldrich的Mn为8,400的聚(乙二醇)-嵌段-聚-(丙二醇)-嵌段-聚-(乙二醇)。
聚四氢呋喃的实例可包括但并不限于聚四氢呋喃250、聚四氢呋喃650、聚四氢呋喃1,000、聚四氢呋喃2,000和聚四氢呋喃2,900，它们均可从Sigma-Aldrich市购。
所述疏水基团可以是相同或不同的分子，并且可以选自烃基、烷基、芳基、芳基烷基、脂环基、全氟烷基、碳硅烷基、多环基团和复杂的树枝状基团。所述疏水基团可包含至少一个杂原子，其包括氮、氧、硫和磷。这些疏水基团可以是饱和或不饱和的，支化或直链的。疏水基团中碳原子数的上限可以为40个碳，或27个碳，或22个碳或18个碳；疏水基团中的碳原子数的下限可以为1个碳，或4个碳，或8个碳，或10个碳或12个碳。当所述疏水基团独立地选自烷基、全氟烷基和碳硅烷基时，碳的范围可在1至40个碳，或4至24个碳，或6至20个碳，或8至16个碳，或10至16个碳之间变化。当所述疏水基团是芳基、芳基烷基、脂环基和多环基团时，碳的范围是3至40，或6至29个碳，或14至25个碳。
在一个非限制性实施方案中，所述疏水基团可以是具有1至40个碳，或4至24个碳，或6至20个碳，或8至16个碳或10至16个碳的烷基。所述疏水基团的具体实例可以包括但并不限于辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十六烷基和十八烷基。
所述疏水改性的聚亚烷基二醇可以占疏水基团重量的约0.1％至约10％，或约0.4％至约8％，或约0.8％至约5％，其基于疏水改性的聚亚烷基二醇的总重量。
所述疏水改性的聚亚烷基二醇可以通过在升高温度下将熔融的聚亚烷基二醇与苛性碱混合，然后加入末端封端至聚亚烷基二醇的疏水剂而进行制备。
所述疏水剂可以是烷基卤化物和/或单环氧化物。烷基卤化物的实例可包括但并不限于1-溴丁烷、1-溴己烷、1-溴庚烷、1-溴辛烷、1-溴癸烷、1-溴十二烷、1-溴十四烷、1-溴十六烷、1-溴十八烷和1-溴二十二烷。单环氧化物的实例可包括但并不限于烯丙基缩水甘油基醚(AGE)、2-乙基己基缩水甘油基醚(EHGE)、十六烷基缩水甘油基醚(HAGE-13，可从Sachem市购)、环氧乙烷[[二十二烷氧基)，甲基](HAGE)-22，可从Sachem市购)、萘基缩水甘油基醚(NGE)、正丁基缩水甘油基醚(n-BGE)、异丁基缩水甘油基醚(异-BGE)和CarduraTME10P缩水甘油基醚和VersaticTM 10(Hexion)。
包含疏水改性的聚亚烷基二醇的水溶性或水分散性组合物可以在涂料中用作流变改性剂。所述水溶性或水分散性组合物还可包含多糖及其衍生物的其他流变改性剂。所述多糖及其衍生物可以选自纤维素、壳多糖、壳聚糖、淀粉、半乳甘露聚糖及其衍生物。在一个非限制性实施方案中，所述纤维素衍生物是纤维素醚，其包括羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素和羧甲基纤维素。
在另一个非限制性实施方案中，瓜尔胶衍生物可包括但并不限于羧甲基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶、阳离子羟丙基瓜尔胶，羟烷基瓜尔胶，诸如羟乙基瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶和羟丁基瓜尔胶、羧基烷基瓜尔胶，诸如羧甲基瓜尔胶、羧丙基瓜尔胶、羧丁基瓜尔胶等。
本公开还涉及包含疏水改性的聚亚烷基二醇和胶乳聚合物的水性保护涂料组合物。所述疏水改性的聚亚烷基二醇与先前描述的那些相同。多种胶乳聚合物可用于本公开的水性保护涂料组合物中。它们可以通过各种烯键式不饱和单体，例如乙烯、乙烯基和丙烯酸单体的聚合来制备。通常，胶乳聚合物是通过使一种以上的单体进行共聚以获得几种所需的性能而进行制备，特别是用于具有很少或没有挥发性有机化合物(VOCs)的胶乳漆的情况下。用于水性保护涂料组合物中的胶乳聚合物的实例可包括但并不限于乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、乙烯、氯乙烯、叔碳酸的乙烯酯(VeoVa)、丙酸乙烯酯、丁二烯、丙烯腈、马来酸酯和富马酸酯的均聚物或共聚物。在一个非限制性实施方案中，所述胶乳聚合物选自丙烯酸类、乙烯基-丙烯酸类和苯乙烯-丙烯酸类。
其他胶乳聚合物可包括但并不限于醇酸树脂、纤维素(硝酸纤维素和纤维素酯)、香豆酮-茚、环氧树脂、酯类、烃类、三聚氰胺、天然树脂、油性树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚酯、松香、硅树脂、萜烯、脲、氨基甲酸酯、乙烯基树脂等。
所述水性保护涂料组合物可进一步包含颜料、聚结剂、溶剂、湿润剂、消泡剂、消光剂、分散剂、增稠剂、杀生物剂、防霉剂和表面活性剂。水性保护涂料组合物可任选地包含其他组分，例如通常用于此类组合物中的那些。典型的组分包括但并不限于以下的一种或多种：填料、干燥剂、展平剂、增塑剂、稳定剂、增粘剂、悬浮剂、流动控制剂、抗结皮剂、增连剂、成膜助剂、交联剂、表面改良剂、防腐剂、流平助剂、表面改良剂、湿润剂/湿边缘剂(例如乙二醇，丙二醇和己二醇)、pH调节剂和其他可用于水性保护涂料组合物的成分。
所述颜料的具体实例可以包括但并不限于咔唑二噁嗪粗颜料、偶氮、单偶氮、二偶氮，萘酚AS、盐型(lakes)、苯并咪唑酮、缩合、金属络合物、异吲哚啉酮、异吲哚啉和多环酞菁、喹吖啶酮、苝、芘酮、二酮吡咯并吡咯、硫靛、蒽醌、靛蒽醌、蒽素嘧啶、黄烷士酮、皮蒽酮、蒽嵌蒽醌、二噁嗪，三芳基碳鎓、喹酞酮颜料、二酮基吡咯并吡咯红(“DPPBO红”)、二氧化钛、碳黑、硫酸钡、硅酸钙、氧化锌、硅酸铝镁、沉淀碳酸钙、研磨碳酸钙、高岭土、滑石粉、粘土、硫酸钡、玻璃珠、硫酸钙、硫酸钡、硫化锌、碳酸锌、缎光白、硅酸铝、硅藻土、硅酸镁、合成无定形二氧化硅、胶体二氧化硅、胶体氧化铝、气相氧化铝、气相二氧化硅、假勃姆石、氢氧化铝、氧化铝、改性氧化铝、立德粉、沸石、水合埃洛石、碳酸镁、氢氧化镁、灯黑、黑色氧化铁、红色氧化铁、黄色氧化铁、棕色氧化铁(红色和黄色氧化铁与黑色的共混物)、酞菁绿、酞菁蓝、有机红(如萘酚红、喹吖啶酮红和甲苯胺红)、喹吖啶酮品红、喹吖啶酮紫、DNA橙和/或有机黄(如Hansa黄)。
通常，水性保护涂料组合物中使用的二氧化钛等级由多种无机氧化物例如硅酸盐、铝酸盐和锆酸盐而表面改性。也可以使用硅酸铝，珍珠岩正长岩、云母、碳酸钙和/或硅藻土。
在一个非限制性实施方案中，本发明的疏水改性的聚亚烷基二醇可以用作高剪切速率增粘剂以增加ICI粘度，而不会伴随KU粘度的增加。在本申请中，疏水改性的聚亚烷基二醇可以由下式表征：
Ef＝(Dicap％)x(PEG Mn)3/1012
其中Ef是效率因子，Dicap％是二-封端的疏水基团基于总的封端的疏水基团的重量百分比，并且PEG Mn是用于制备疏水改性的聚亚烷基二醇的PEG的数均分子量。Ef可以从约5至约15,000，或从约25至约13,000，或从约550至约13,000而变化。
包含不同类型的疏水基团的疏水改性的聚亚烷基二醇的混合物也可以用于调节粘度以满足涂料配制剂的要求。例如，令人惊讶地发现，通过将包含至少两种具有不同类型的疏水基团的疏水改性的聚亚烷基二醇的混合物加入水性涂料中，并且独立地调节疏水改性的聚亚烷基二醇的量，涂料的Stormer粘度和ICI粘度可以大大提高。通过选择合适的疏水基团及其接枝到聚亚烷基二醇基础聚合物上的量，可以在水性涂料中达到Stormer粘度和ICI粘度的平衡。这些混合的疏水改性的聚合物体系可以包含至少两种疏水改性的聚合物的共混物，从而使涂料配制者调整Stormer和ICI粘度的平衡以及涂料组合物d其他流变特性，例如流动性、流平性、抗飞溅性和悬浮分散相的能力。
在一个非限制性的实施方案中，所述疏水改性的聚亚烷基二醇可包含混合的烷基和/或亚烷基的疏水基团。所述烷基和/或亚烷基可包含4至22个碳，或6至18个碳，或8至16个碳。在另一个非限制性的实施方案中，所述疏水改性的聚亚烷基二醇可包含混合的芳基、芳基烷基、脂环基和多环疏水基团，其可包含3至40个碳，或6至29个碳，14至25个碳。在另一个非限制性的实施方案中，所述疏水改性的聚亚烷基二醇可包含混合的烷基、或亚烷基芳基、芳基烷基、脂环基和多环疏水基团。
在一个非限制性的实施方案中，两种不同类型的疏水基团的重量比可以在约25：1至约1:25，或约10：1至约1:10，或约5：1至约1：5而变化。
用于本发明的水性保护涂料组合物中的疏水改性的聚亚烷基二醇的量是向涂料组合物提供所需的增稠和流变性质的有效量。在一个非限制性的实施方案中，所述疏水改性的聚亚烷基二醇的用量可以水性保护组合物的约0.1至约5重量％，或约0.1至约3重量％，或约0.2至约3重量％，或约1％至约3重量％。
除非另外指出，否则以下实施例阐述了本公开，份数和百分数均以重量计。实施例的提供是为了说明本公开而不是限制本公开。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本公开进行各种修饰改和改变。例如，作为一个实施方案的一部分而示出或描述的特征可用于另一实施方案以产生又一实施方案。因此，本公开旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这种修饰和改变。
实施例
固体聚合物的制备
在实施例中，使用如下缩写：
PEG：聚乙二醇
NaOH：氢氧化钠
C10 Br：1-溴癸烷
C12 Br：1-溴十二烷
C14 Br：1-溴十四烷
C16 Br：1-溴十六烷
Mn：数均分子量
Mw：重均分子量
Mz：Z-均分子量
实施例1：制备固体聚合物A和C-N
向反应器中加入PEG和NaOH。将反应器的内容物在29英寸汞柱的真空下混合时间1，同时将温度升至温度1关闭真空，并将温度调节至温度2。添加水，并将反应器的内容物混合时间2。将温度调节至温度3，并分批加入烷基卤化物。将温度调节至温度4。一旦达到温度4，将反应器的内容物混合时间3。将反应器的内容物在温度4下，在29英寸汞柱下混合时间4，以制备聚合物A、D和H-K。在没有施加真空下制备聚合物C、E、F、G和L-N。排出反应器中的内容物，使其冷却至20-25℃，得到固体聚合物A和C-N。表1列出了反应物的量，表2列出了制备固体聚合物A和C-N的反应条件，其中时间的单位是分钟，温度单位为摄氏度。
表1:固体聚合物制备的成分
表2:聚合物制备的反应条件
| 聚合物 | 时间1 | 时间2 | 时间3 | 时间4 | 温度1 | 温度2 | 温度3 | 温度4 |
| A | 30 | 45 | 130 | 80 | 80.0 | 80.0 | 79.0 | 120.0 |
| C | 30 | 17 | 120 | ---- | 90.0 | 90.0 | 90.0 | 120.0 |
| D | 30 | 35 | 65 | 70 | 80.0 | 80.0 | 80.0 | 120.0 |
| E | 30 | 35 | 60 | 30 | 95.0 | 95.0 | 96.0 | 120.0 |
| F | 33 | 18 | 120 | ---- | 90.0 | 90.0 | 90.0 | 120.0 |
| G | 43 | 16 | 120 | ---- | 90.0 | 90.0 | 90.0 | 120.0 |
| H | 40 | 20 | 90 | 60 | 90.0 | 91.0 | 91.0 | 120.0 |
| I | 40 | 15 | 90 | 75 | 90.0 | 90.0 | 90.0 | 120.0 |
| J | 50 | 20 | 90 | 65 | 90.0 | 89.0 | 90.0 | 120.0 |
| K | 30 | 30 | 90 | 60 | 90.0 | 88.0 | 91.0 | 120.0 |
| L | 50 | 20 | 120 | ---- | 91.0 | 91.0 | 91.0 | 120.0 |
| M | 48 | 15 | 120 | ---- | 90.0 | 92.0 | 91.0 | 120.0 |
| N | 40 | 25 | 125 | ---- | 90.0 | 88.0 | 89.0 | 120.0 |
| O | 30 | 10 | 120 | 30 | 90.0-93.0 | 90.0 | 90.0 | 120.0 |
| P | 40 | 10 | 120 | 30 | 90.0 | 90.0 | 90.0 | 120.0 |
| Q | 30 | 10 | 155 | 30 | 90.0-103.0 | 89.0 | 90.0 | 120.0-121.0 |
| R | 40 | 20 | 150 | ---- | 91.0-93.0 | 93.0 | 92.0 | 120.0 |
| S | 45 | 20 | 150 | ---- | 89.0-92.0 | 92.0 | 92.0 | 119.0-121.0 |
| T | 45 | 15 | 150 | ---- | 90.0-91.0 | 91.0 | 91.0 | 120.0 |
实施例2：固体聚合物B的制备
向反应器中加入2700g C12 9K PEG和98g NaOH。在29英寸汞柱的真空下，将反应器中的内容物混合约37分钟，同时将温度升至约90℃。关闭真空，并将温度调节至约90℃。加入2.95g水，并将反应器的内容物混合约17分钟。将温度调节至约90℃，并在30分钟内添加268.5g C12Br，同时将温度调节至约120℃。一旦在120℃下，将反应器中的内容物混合约60分钟。排出反应器中的内容物，冷却至20-25℃，得到固体聚合物B。
实施例3：固体聚合物O-T的
向反应器中加入PEG和NaOH。将反应器的内容物在29英寸汞柱的真空下混合时间1，同时将温度升至温度1。关闭真空，并将温度调节至温度2。添加水，并将反应器的内容物混合时间2。将温度调节至温度3，并在30-40分钟内加入烷基卤化物。将温度调节至温度4。一旦达到温度4，将反应器的内容物混合时间3。将反应器的内容物在温度4下，在29英寸汞柱下混合时间4，以制备聚合物O-Q。在没有施加真空下来制备聚合物R-T。排出反应器中的内容物，使其冷却至20-25℃，得到固体聚合物O-T。表1列出了反应物的量，表2列出了制备固体聚合物O-T的反应条件，其中时间的单位是分钟，温度的单位是摄氏度
固体聚合物的表征
高压液相色谱(HPLC)测量：
HPLC用于测定疏水封端的程度。使用可从Agilent Technologies(Santa Clara，CA)市购的Agilent 1200系列四元液相色谱系统和OpenLAB色谱数据系统，在反相条件下，用水/乙腈梯度和蒸发光散射检测(ELSD)。通过归一化面积百分比而估算聚乙二醇(PEG)、单封端的PEG和二封端的PEG。
试剂：
1.去离子水，高纯度-18兆欧，来自实验室水纯化系统。
2.Burdick&Jackson HPLC级别乙腈，购自Honeywell Burdick&Jackson，101Columbia Road，Morristown，NJ 07962，目录编号015-4。
3.磷酸，85％，ACS试剂级别(H3PO4，CAS 7664-38-2)–www.sigmaaldrich.com，目录编号466123或等同物。
4.Burdick&Jackson HPLC级别甲醇，购自Honeywell Burdick&Jackson，101Columbia Road，Morristown，NJ 07962，目录编号230-4。
样品制备：
通过称量约100mg的聚合物样品来制备样品。加入HPLC甲醇(标称10mL)和2滴浓磷酸。将样品涡旋和/或轻微加热(～50℃)直至溶解在溶液中。
仪器设置-设置中的所有Agilent模块，包括：
Agilent G1322A 1200系列真空脱气机
Agilent G1311A 1200系列四元泵
Agilent G1329A 1200系列标准自动进样器
Agilent G1316A 1200系列Series恒温柱温箱
Agilent G7102A 1290Infinity II ELSD
Agilent OpenLAB色谱数据系统
HPLC分析条件如下所述：
流动相–水/乙腈梯度
流速–0.5ml/min
柱子–4.0x50mm，3微米YMC-填充Ph，部件号：PH12S03-0504WT(YMC America，Allentown，PA)
柱温–40℃
样品浓度–通常10mg/ml–溶解于酸化的甲醇中
注射体积-10μl
封端以PEG、单封端PEG和二封端PEG峰的标准化面积百分比而报导。
尺寸排阻色谱(SEC)测量
SEC用于测量聚合物的分子量分布。将可由Waters公司(Milford，MA)市购的AllianceTM HPLC系统和EmpowerTM色谱数据系统用于测量分子量。如本文关于聚合物所使用，术语分子量、平均分子量、平均分子量和表观分子量是指通过SEC测量的单个大分子的分子量的算术平均值。相对于窄分子量分布的聚(乙二醇/环氧乙烷)(PEG/PEO)标准样，而计算SEC的相对分子量平均值。
仪器设置-设置中的所有Waters模块，包括：
Waters M515溶剂传输系统
Waters M2707自动进样器
用于相对SEC的Waters M2414示差折光指数检测器(DRI)
柱子库–参见以下的“分析条件”部分
Waters EmpowerTM 3软件
RI范围：1.00至1.75RIU
测量范围：7x10-7RIU
漂移–2x10-7RIU
SEC分析条件如下所述：
流动相-70％甲醇/30％0.6M乙酸锂(pH 4.8)(w/w)
流速-1.0ml/mi
柱子-串联的1个Shodex KW-804蛋白质柱(8mm x 300mm)+1个Shodex KW-803蛋白质柱(8mm x 300mm)(Showa Denko America,Inc.，420Lexington Avenue，Suite 2335A，New York，NY 10170,USA)
柱温：40℃
DRI(示差折光指数)检测器温度：40℃
校正–窄分子量分布的PEO/PEG标准样(PSS-USA Inc.Amherst Fields ResearchPark，160Old Farm Road，Amherst，MA 01002)
样品浓度–通常为1.5mg/ml(除非另有指出)–直接溶解于流动相中注射体积-100μl
表3列出了固体聚合物A-N的表征数据。
表4列出了固体聚合物O-T的表征数据。
表3：聚合物分析总结
表4：聚合物分析总结
聚合物水溶液
通过在水中使用乙酸中和由实施例1和2获得的聚合物而制备具有20.00重量％的固体聚合物的聚合物水溶液。中和后，将0.50重量％的杀菌剂
杀生物剂(购自ThorGroup Limited的1,2-苯并噻唑啉-3-酮(2.50％)和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(2.50％)的混合物)、不同量的购自Momentiv Performance Materials的Sag*47泡沫控制剂和购自Wacker Fine Chemicals的β环糊精(也称为/>
W7)添加到每种聚合物水溶液中，以提供具有20.00重量％固体聚合物的聚合物水溶液。使用具有LV轴#4的布氏粘度计在30rpm和25℃下对具有20.00重量％固体聚合物的聚合物水溶液的粘度进行测量。表5列出了Sag*47、β环糊精的量和布氏粘度。
通过在水中使用乙酸中和由实施例3获得的聚合物而制备具有20.00重量％的固体聚合物的聚合物水溶液。中和后，加入0.50重量％的杀菌剂
杀生物剂，或购自LonzaGroup的0.10％的Vantocil/>
杀生物剂和购自Solenis的0.02％的Biosperse CN7539杀生物剂的组合物。另外，加入0.04重量％的购自Ashland商购的DrewplusTM L-1513泡沫控制剂或0.04重量％的Sag*47泡沫控制剂。在某些情况下，将购自Wacker Fine Chemicals的甲基β-环糊精(也称为/>
W7M TL)加入到聚合物水溶液中，以提供具有20.00重量％固体聚合物的聚合物水溶液。使用具有LV轴#3或#4的布氏粘度计在30rpm和25℃下对具有20.00重量％固体聚合物的聚合物水溶液的粘度进行测量。表6列出了Sag*47、DrewplusTML1513、甲基β-环糊精、杀菌剂/>
Biosperse CN 7539的量、布氏粘度和所用LV轴。
表5：聚合物水溶液
表6：聚合物水溶液
涂料应用
表7A和表7B分别列出了研磨配制剂和稀释配制剂(letdown formulation)。
表7A：研磨配制剂
NuoseptTM 498G：1,2-苯并异噻唑-3-酮，可由Ashland Inc.市购。
TamolTM 731A:马来酸酐共聚物的钠盐，可由Dow Chemical Company市购。
DextrolTM OC-180HS：乙氧基化脂肪醇磷酸酯的中和形式(钾盐)，可由AshlandInc.市购。
DrewplusTM T-4304：消泡剂，可由Ashland Inc.市购。
StrodexTM PK-95G：脂肪醇的磷酸共酯的中和形式(钾盐)，可由Ashland Inc.市购。
Ti-PureTM R-706：二氧化钛，可由Chemours Titanium Technologies市购。
表7B：稀释配制剂
RhoplexTM VSR-105：丙烯酸乳液，可由Dow Chemical Company市购。
OptifilmTM Enhancer 400：凝结剂，可由Eastman Chemical Company市购。
增稠效率测量
通过将5.3g水和2.0g表5中列出的聚合物水溶液添加到66.4g通过使表7A和7B中列出的配制剂混合而获得的基础涂料中来测量增稠效率。所述增稠效率通过如下所述的布氏粘度、Stormer粘度(KU)和ICI粘度来测量。结果列于表8中。
使用具有#5轴的布氏粘度计在30RPM和25℃下测量布氏粘度。其以mPa.s表示。
根据标准测试方法ASTM D562，使用Stormer粘度计而测量Stormer粘度。其以Kreb单位(KU)表示。
根据标准测试方法ASTM D4287，使用ICI锥板粘度计而测量ICI粘度。其以mPa.s表示。
表8：聚合物水溶液的增稠效果
涂料性能
将AquaflowTM XLS 530(无溶剂的非离子合成缔合剂，可从Ashland LLC市购)和具有表5中所列的20重量％固体聚合物的每种聚合物水溶液以及水一起添加到表7B中的稀释制剂中。然后通过使研磨和稀释配制剂进行混合而来制备了涂料。调整AquaflowTM XLS530、每种含20重量％固体聚合物的聚合物水溶液和水的剂量，以达到100至125KU单位的Stormer粘度和95至150mPa.s的ICI粘度，以如下所述而测量涂料的性能。结果列于表9中。
根据标准测试方法ASTM D4400，使用中档条在Leneta图上测量抗流挂性。测量了以mils为单位的湿膜厚度(WFT)，超过该值则发生流挂。
根据标准测试方法ASTM D4062以0-10的等级而测量流平性；0＝最差，10＝最佳。
光泽度根据ASTM D523，使用BYK Gardner Micro-Tri-光泽度仪而进行测量光泽。以60°的光泽度而报导。
以在Leneta图表#3B上测量的对比率(CR)而记录涂料的固有遮盖力(IntrisicHide)。将3mil湿膜厚度的涂料施用在Leneta图表#3B上。对比度是涂覆在黑色底材(Yb)上与白色底材(Yw)上的干漆膜表面的反射率之比。较高的对比度表示涂料具有较高不透明度和遮盖力。
表9：涂料应用性能
| 聚合物溶液 | 流挂性 | 流平性 | 60°的光泽度 | 固有遮盖力 |
| 1 | 24 | 2 | 42.6 | 0.977 |
| 2 | 24 | 3 | 43.2 | 0.971 |
| 3 | 24 | 5 | 43.9 | 0.980 |
| 4 | 18 | 9 | 45.2 | 0.981 |
| 5 | 24 | 4 | 42.7 | 0.979 |
| 6 | 24 | 4 | 43.7 | 0.986 |
| 7 | 24 | 4 | 44.6 | 0.980 |
| 8 | 24 | 3 | 51.9 | 0.975 |
| 9 | 24 | 5 | 44.2 | 0.981 |
| 10 | 24 | 4 | 43.9 | 0.977 |
| 11 | 16 | 9 | 42.3 | 0.979 |
| 12 | 18 | 9 | 48.5 | 0.978 |
| 13 | 24 | 9 | 44.1 | 0.984 |
| 14 | 18 | 9 | 51.5 | 0.974 |
Claims (26)
1.一种水溶性或水分散性组合物，其包含具有单-端和双-端封端的疏水基团的疏水改性的聚亚烷基二醇，其中基于封端的疏水基团的总重量，所述双-端封端的疏水基团占至少50重量％，并且其中所述疏水基团选自烷基、烯基、芳基、烷基芳基、芳基烷基、芳基烯基、环状基团、脂环族基团和多环基团。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中基于封端的疏水基团的总重量，所述双-端封端的疏水基团占至少60重量％。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中基于封端的疏水基团的总重量，所述双-端封端的疏水基团占至少65重量％。
4.根据权利要求2所述的组合物，其中基于封端的疏水基团的总重量，所述双-端封端的疏水基团为70重量％至98重量％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的组合物，其中所述聚亚烷基二醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇丙二醇、聚丁二醇、聚四氢呋喃及其组合。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述烷基为直链或支化的且包含4至24个碳原子。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述烷基包含6至20个碳原子。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述烷基包含8至16个碳原子。
9.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述聚亚烷基二醇的重均分子量为400至60,000道尔顿。
10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述聚亚烷基二醇的重均分子量为1,000至50,000道尔顿。
11.根据权利要求10所述的组合物，其中所述聚亚烷基二醇的重均分子量为3,000至35,000道尔顿。
12.根据权利要求11所述的组合物，其中所述聚亚烷基二醇的重均分子量为6,000至30,000道尔顿。
13.根据权利要求12所述的组合物，其中所述聚亚烷基二醇的重均分子量为9,000至30,000道尔顿。
14.一种水性保护涂料组合物，其包含权利要求1至13中任一项的组合物。
15.根据权利要求14所述的水性保护涂料组合物，其还包括胶乳聚合物。
16.根据权利要求15所述的水性保护涂料组合物，其中所述胶乳聚合物选自乙酸乙烯酯乙烯聚合物、丙烯酸类聚合物、乙烯基-丙烯酸类聚合物和苯乙烯-丙烯酸类聚合物。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的水性保护涂料组合物，其还包含颜料。
18.根据权利要求17所述的水性保护涂料组合物，其中所述颜料选自水合氧化铝、硫酸钡、硅酸钙、粘土、二氧化硅、滑石、二氧化钛、氧化锌及其混合物。
19.根据权利要求14至16中任一项所述的水性保护涂料组合物，其还包含一种或多种以下成分：凝结剂、溶剂、湿润剂、消泡剂、消光剂、分散剂、增稠剂、杀生物剂、防霉剂或表面活性剂。
20.根据权利要求14至16中任一项所述的水性保护涂料组合物，其还包含0.5重量％至4重量％的权利要求1的组合物。
21.根据权利要求14至16中任一项所述的水性保护涂料组合物，其中所述水性保护组合物包含涂料。
22.一种制备水性保护涂料组合物的方法，其包括：
(a)将胶乳聚合物添加到水溶液中；和
(b)将权利要求1至13中任一项的组合物添加至水溶液中，以形成所述水性保护涂料组合物。
23.根据权利要求22所述的方法，其中在将胶乳聚合物添加到水溶液中之前将所述组合物加入水溶液中。
24.根据权利要求22所述的方法，其中在将胶乳聚合物添加到水溶液中之后将所述组合物加入水溶液中。
25.根据权利要求22所述的方法，其中在将胶乳聚合物添加到水溶液中的同时将所述组合物加入水溶液中。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的方法，其中所述水性保护组合物包含涂料。
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