用於疏水性表面的快速低泡溼潤劑的製作方法
2023-10-27 21:03:32 2
專利名稱：用於疏水性表面的快速低泡溼潤劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及基於C8醇、氧化丙烯和氧化乙烯的表面活性劑用作用於疏水性聚合物表面的溼潤劑的用途，並且涉及包含表面活性劑和C8醇的溼潤劑。
基於C8醇、氧化丙烯和氧化乙烯的表面活性劑已經從現有技術獲知。
DD292147描述了一種用於難以溼潤的粉塵(例如碳粉塵)的溼潤劑，由其中包含氧化乙烯和氧化丙烯的烷基聚亞烷基二醇醚組成。對於此目的，優選使用結構式為2-乙基己醇-(PO)2.5-3.2-(EO)2-3的溼潤劑。碳粉塵是高度芳香化的表面，不能夠直接用於任何技術應用中。所述溼潤劑在濃縮鹽溶液的存在下發揮作用，不起泡並且具有較短的溼潤時間。
DD298651描述了C6-C9醇丙氧基化物乙氧基化物作為矽氧烷的乳化劑。所述化合物用於製備具有6個月儲存期的儲存穩定的二有機聚矽氧烷水乳液。
EP0 051 878A1公開了一種液體的、非發泡的非離子表面活性劑組合物，其具有改進的溼潤性能並且普遍地具有良好的脫油和/或清潔性能。該組合物包括由具有7-11個碳原子的醇和氧化乙烯和氧化丙烯單元形成的化合物。
WO2004/005230描述了2-乙基己醇的烷氧基化物，其包含氧化乙烯和氧化丙烯作為氧化烯烴。在所述化合物中，平均1.6-3.3個氧化丙烯單元與3.0-5.5個氧化乙烯單元連接。該烷氧基化物用作用于堅硬表面的清潔組合物。
本發明的目的在於提供一種適合用作疏水性聚合物表面溼潤劑的表面活性劑。
通過使用通式(I)表面活性劑作為疏水性聚合物表面的溼潤劑能夠實現上述目的
R-O-(A)n-(B)m-H(I)其中，R是C8烷基，A是亞丙基氧基，B是亞乙基氧基，n是0.8-2.0的平均值，和m是2.0-5.0的平均值。
基團R是直鏈或支化的、飽和或不飽和的C8烷基；R優選是至少單支鏈的烷基，R更優選是單支鏈的C8烷基。
在非常特別優選的實施方式中，根據本發明使用的表面活性劑中的R是由2-乙基己醇衍生的烷基。
在通式(I)中，A是亞丙基氧基。根據本發明，亞丙基氧基為-O-CH2-CH(CH3)-或-O-CH(CH3)-CH2-基團。在依照本發明使用的表面活性劑中，有利的是只有亞丙基氧基單元直接與醇鍵結。
在通式(I)中，B是亞乙基氧基。根據本發明，亞乙基氧基為-O-CH2-CH2-基團。
所述表面活性劑有利地具有嵌段結構，即亞丙基氧基鏈段直接與C8醇鍵連。與其連接的是亞乙基氧基嵌段。
作為工業表面活性劑，在由於工藝技術的原因而即使並非所有的氧化丙烯已經與醇反應就開始計量加入氧化乙烯的情況下，這種嵌段結構在某些情況下被中斷到一定程度。
在根據本發明使用的通式(I)表面活性劑中，n是與C8醇鍵連的亞丙基氧基單元數目的平均值。
術語「平均值」涉及這樣的工業產物，其中在單個的分子中可能存在不同數量的氧化烯單元。在工業產物中，該值描述了相應的氧化烯單元存在的平均比例。例如，數值0.5意味著每兩個分子攜帶一個相應單元。
根據本發明，使用其中n具有平均值0.8-2.0、優選0.8-1.8、更優選1.3-1.6的表面活性劑。
在根據本發明使用的通式(I)表面活性劑中，m是存在於該表面活性劑中的亞乙基氧基單元數目的平均值。
根據本發明，使用其中m具有平均值2.0-2.5、優選2.8-4.0、更優選2.8-3.2的表面活性劑。
通式(I)的表面活性劑將低發泡、可生物降解性和對疏水性聚合物表面的溼潤率等非常良好的性能結合在一起，因此它們可依照本發明作為用於疏水性聚合物表面的溼潤劑。
對於本發明醇烷氧基化物的母體醇組分ROH，適用的醇組分不僅僅是純C8醇，也是C8醇的不同異構體的混合物。其實例為不同位置異構體的混合物。存在於根據本發明使用的通式(I)表面活性劑中的醇組分優選僅僅是C8醇的一種異構體。
依照本發明使用的本發明表面活性劑或表面活性劑的混合物優選通過使通式ROH的醇或相應異構C8醇的混合物首先與氧化丙烯反應、然後與氧化乙烯反應製備。烷氧基化反應優選在烷氧基化催化劑存在下進行。具體地，使用鹼性催化劑如氫氧化鉀和/或氫氧化鈉。特定的烷氧基化催化劑，如改性膨潤土或水滑石，例如在WO95/04024中所述，可以使引入的氧化烯數量的無規分布顯著窄化，從而獲得「窄範圍」的烷氧基化物。
適當的反應條件，例如溫度、壓力、反應時間、溶劑、產物的處理和提純等是本領域技術人員公知的。用於製備可依照本發明使用的表面活性劑的合適反應器同樣是本領域技術人員公知的。
在本發明的優選實施方式中，表面活性劑用作疏水性聚合物表面的溼潤劑，並且所述表面活性劑具有＞0.41的溼潤性能WPPE，其中WPPE符合通式(II) 其中，□表面活性劑溶液，10s表示0.02重量％表面活性劑水溶液的液滴在40℃下碰撞聚乙烯表面後10秒時在該表面上的接觸角，
□蒸餾水表示蒸餾水滴在40℃下碰撞聚乙烯表面後10秒時在該表面上的接觸角。
依照本發明使用的溼潤劑更優選具有溼潤性能WPPE＞0.48，甚至更優選WPPE＞0.52，特別優選＞0.58。
疏水性聚合物表面的溼潤性能WPPE的定義是疏水性聚合物表面的溼潤性能藉助在40℃下測量的0.02重量％表面活性劑水溶液的液滴在碰撞聚乙烯表面後10秒時在該表面上的接觸角確定。使用的參照為使用蒸餾水的類似實驗。
在本發明的進一步優選實施方式中，表面活性劑用作疏水性聚合物表面的溼潤劑，並且所述表面活性劑具有＞0.85的溼潤率WRPE，其中WRPE符合通式(III) 其中的□蒸餾水和WPPE如上定義，而□表面活性劑溶液，50ms為40℃下0.02重量％表面活性劑水溶液的液滴碰撞聚乙烯表面後50毫秒時在該表面上的接觸角。
依照本發明使用的溼潤劑更優選具有溼潤性能WRPE＞0.87，甚至更優選WRPE＞0.90，特別優選＞0.92。
疏水性聚合物表面的溼潤率WRPE的定義是表面活性劑對疏水性聚合物表面的溼潤率藉助表面活性劑水溶液的液滴在聚乙烯表面的接觸角隨時間的變化而確定。其由液滴碰撞所述表面後50毫秒時的接觸角和對於相同表面的溼潤性能WPPE來計算。使用的參照同樣為使用蒸餾水的類似實驗。
通常，適合本發明的疏水性或憎水化的聚合物表面可由任何天然或合成材料組成，或由不同材料的混合物組成。
疏水性聚合物表面指例如所有疏水性或疏水化的生物聚合物或塑料。
優選使用通式(I)的表面活性劑作為疏水性聚合物表面的溼潤劑，所述疏水性聚合物表面由選自下述的聚合物組成棉、基於聚THF的聚合物(如Lycra或PEEK)、聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺、聚醚、聚碳酸酯、聚氨酯、橡膠、矽氧烷、聚丁二烯、聚苯乙烯和ABS。通式(I)的表面活性劑還可以用作植物表面的溼潤劑，例如葉子、針葉，或用作動物表面的溼潤劑，例如昆蟲的殼質。還可以使用這些材料的混合物。特別優選的是聚脂、聚醯胺、聚丙烯、棉和它們的混合物。
優選使用通式(I)表面活性劑作為疏水性聚合物表面的溼潤劑，所述疏水性聚合物表面是選自模製品、纖維、粉塵、顆粒、粉末、泡沫材料、織物、紗線。粉末和粉塵是較不優選的。
特別優選的是從纖維、紗線和織物內選擇疏水性聚合物表面。
本發明的低泡或抑制泡沫的表面活性劑可用於許多應用。優選在化學工業應用的洗滌劑配方和含表面活性劑的配方中將它們用作非離子表面活性劑，其中所述的化學工業應用是例如工業和家居的清潔過程，如織物洗滌，或食品領域的清潔過程，如清潔飲料瓶或杯子或食品加工工業中的植物，或餐具洗滌劑中。具體地，引起關注的是清潔由例如玻璃、陶瓷、漆、塑料或金屬製成的硬質表面。所述的表面活性劑進一步在工業清潔劑中和在金屬加工工業的清潔過程中應用。
所述的表面活性劑還可以有利地應用於許多其它化學工藝中，例如通常在金屬加工工業中，例如在冷卻潤滑劑、硬化油、液壓油乳液、拋光膏、脫模劑、拉制用油、媒染劑、金屬清潔劑或金屬乾燥劑中。
在本文中，所述表面活性劑可用於織物的生產和處理。表面活性劑在織物的生產和處理中的應用是極其通用的；其主要擴展到下述領域纖維的預處理組合物、人造纖維的生產、紡絲整理和織物熔化、染色輔助劑、整理劑、憎水化試劑、印刷助劑、抗靜電劑或絮凝劑以及塗料組合物。
另外，還可以在皮革、造紙、印刷、電鍍和照相工業中使用表面活性劑。這裡重要的領域為塗料、顏料和印刷油墨。表面活性劑還可以在水性和非水性體系的應用領域中使用。在非水性體系中，它們特別用作分散助劑、抗沉降劑或流動控制劑。另外，表面活性劑使得所謂的高固體體系的製備成為可能。表面活性劑在水性體系中佔據較大的份額，其中它們不僅對通過乳液聚合或縮聚製備且基於聚合物分散液的粘結劑起穩定作用，而且還對經常使用的有機和無機顏料起分散助劑的作用。另外，它們改善了這些塗料組合物的粘合性能。
另外，所述表面活性劑可用於水處理，例如廢水處理。
另外，所述表面活性劑可用於農作物保護配方。
另外，所述化合物可以在聚合物生產和聚合物加工工業中用作表面活性劑或乳化劑。聚合物生產和聚合物加工應用的主要領域為聚合物分散液的生產，珠狀聚合物的生成，泡沫體的生產，界面活性脫模劑的應用，微膠囊的生產，改進填料和聚合物之間的粘合性，用於獲得特殊效果如可發泡性、填料相容性或溼潤能力的聚合物分散液添加劑，非水性體系的乳化劑，塑料著色劑、聚合物的防靜電改進劑或粘合劑。
本發明還涉及一種溼潤劑，其包含a)0.5-50重量％的至少一種通式(I)表面活性劑，b)1.0-10重量％的C8醇，和c)0.5-30重量％的通式(IV)化合物R-O-(A)n-H (IV)其中R是C8烷基，A是亞丙基氧基，和n是0.8-2.0的平均值。
本發明的溼潤劑包含0.5-50重量％、優選5-30重量％、更優選8-25重量％的通式(I)表面活性劑作為組分a)。該表面活性劑的結構和優選成分已經在前面描述。
關於組分b)，本發明的溼潤劑包含1.0-10重量％、優選1.5-5.0重量％、更優選1.5-4.0重量％的C8醇。對於C8醇，適用已經在關於通式(I)表面活性劑中的說明。組分b)在本發明溼潤劑中作為輔助表面活性劑和溼潤劑具有協同作用。
關於組分c)，本發明的溼潤劑包含0.5-30重量％、優選2.0-20重量％、更優選5-15重量％的通式(IV)化合物，
R-O-(A)n-H (IV)其中R是C8烷基，A是亞丙基氧基，和n是0.8-2.0的平均值。
基團R是直鏈或支化的、飽和或不飽和的C8烷基；R優選是至少單支鏈的烷基，R更優選是單支鏈的C8烷基。在非常特別優選的實施方式中，本發明溼潤劑包含其中R是由2-乙基己醇衍生的烷基的化合物作為組分c)。
在優選實施方式中，本發明溼潤劑的組分a)或c)中的R是由2-乙基己醇衍生的烷基。
在特別優選的實施方式中，組分a)、b)和c)由相同的C8醇衍生。該醇最優選是2-乙基己醇。
通式(IV)的化合物是非乙氧基化的(即完全丙氧基化的)表面活性劑，其在本發明的溼潤劑中作為高效消泡劑。消泡作用在本發明溼潤劑中是期望的。
在通式(IV)中，A是亞丙基氧基。根據本發明，亞丙基氧基為-O-CH2-CH(CH3)-或-O-CH(CH3)-CH2-基團。
在本發明的溼潤劑中，所用的組分c)是其中n具有平均值0.8-2.0、優選0.8-1.8、更優選1.3-1.6的通式(IV)化合物。關於平均值的定義適用於前面的說明。
依照本發明使用的上述通式(IV)表面活性劑優選通過使通式ROH或相應異構C8醇的混合物與氧化丙烯反應來製備。烷氧基化反應優選在烷氧基化催化劑存在下進行。所用的催化劑特別為鹼性催化劑如氫氧化鉀和/或氫氧化鈉。特定的烷氧基化催化劑，如改性膨潤土或水滑石，例如在WO95/04024中所述，可以使引入的氧化烯數量的無規分布顯著窄化，從而獲得「窄範圍」的烷氧基化物。
適當的反應條件，例如溫度、壓力、反應時間、溶劑、產物處理和提純等是本領域技術人員公知的。用於製備可依照本發明使用的表面活性劑的合適反應器同樣是本領域技術人員公知的。
本發明的溼潤劑可通過按照任何順序混合組分a)、b)和c)製備，優選在合適的溶劑存在下。合適的溶劑是極性溶劑，例如醇、酮、水或鹽溶液，如氫氧化鈉水溶液。還可以使用溶劑混合物。
在優選實施方式中，本發明溼潤劑的組分a)、b)和c)以水溶液形式存在，即水用作本發明溼潤劑的溶劑。
本發明的溼潤劑是低發泡的。根據機械發泡方法EN12728(40℃，2g/l的表面活性劑，德國硬度10°)，本發明溼潤劑獲得的結果為＜20ml、優選＜30ml、更優選＜20ml、最優選＜15ml的泡沫。
權利要求
1.通式(I)表面活性劑作為用於疏水性聚合物表面的溼潤劑的用途R-O-(A)n-(B)m-H(I)其中，R是C8烷基，A是亞丙基氧基，B是亞乙基氧基，n是0.8-2.0的平均值，和m是2.0-5.0的平均值，其中疏水性聚合物表面由選自下述的至少一種材料組成棉、基於聚THF的聚合物、聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺、橡膠、矽氧烷、聚丁二烯、聚苯乙烯、ABS、植物表面和動物表面。
2.如權利要求1所述的用途，其中通式(I)的表面活性劑具有＞0.41的溼潤性能WPPE，其中WPPE符合通式(II) 其中，□表面活性劑溶液，10s表示0.02重量％表面活性劑水溶液的液滴在40℃下碰撞聚乙烯表面後10秒時在該表面上的接觸角，□蒸餾水表示蒸餾水滴在40℃下碰撞聚乙烯表面後10秒時在該表面上的接觸角。
3.如權利要求1或2所述的用途，其中通式(I)表面活性劑具有＞0.85的溼潤率WRPE，其中WRPE符合通式(III) 其中□蒸餾水和WPPE如權利要求2定義，而□表面數性劑，50ms為40℃下0.02重量％表面活性劑水溶液的液滴碰撞聚乙烯表面後50毫秒時在該表面上的接觸角。
4.如權利要求1-3中任一項所述的用途，其中R是由2-乙基己醇衍生的烷基。
5.如權利要求1-4中任一項所述的用途，其中疏水性聚合物表面選自模製品、纖維、粉塵、顆粒、粉末、泡沫材料、織物和紗線。
6.一種溼潤劑，其包含a)0.5-50重量％的至少一種如權利要求1所述的通式(I)表面活性劑，b)1.0-10重量％的C8醇，和c)0.5-30重量％的通式(IV)化合物R-O-(A)n-H(IV)其中R是C8烷基，A是亞丙基氧基，和n是0.8-2.0的平均值。
7.如權利要求6所述的溼潤劑，其中組分a)和c)中的R是由2-乙基己醇衍生的烷基。
8.如權利要求6或7所述的溼潤劑，其中組分a)、b)和c)由相同的C8醇衍生。
9.如權利要求6-8中任一項所述的溼潤劑，其中所述組分的存在量為a)5.0-30重量％，b)1.5-5重量，c)2.0-20重量％。
10.如權利要求6-9中任一項所述的溼潤劑，其中C8醇是2-乙基己醇。
11.如權利要求6-10中任一項所述的溼潤劑，其中組分a)、b)和c)以水溶液的形式存在。
全文摘要
本發明涉及通式(I)R－O－(A)
文檔編號C11D1/722GK1950141SQ200580013786
公開日2007年4月18日 申請日期2005年4月26日 優先權日2004年4月30日
發明者U·施泰因布倫納, P·克林格爾赫弗, J·特羅皮施 申請人:巴斯福股份公司