具有低動態表面張力的乙氧基化炔二醇的製作方法

2023-04-27 18:56:56 1

專利名稱：具有低動態表面張力的乙氧基化炔二醇的製作方法
技術領域：
本發明是關於適合用作水性塗料體系表面活性劑的乙氧基化炔二醇。
水性塗料和油墨工業需要表面活性劑，以便提供基質潤溼的優良的表面張力減少性能。當體系靜止時平衡表面張力特性是重要的。直接用戶也需要具有良好動態特性的表面活性劑。動態特性是在高速使用如塗料噴射使用或油墨印刷條件下產生潤溼的表面活性劑能力的量度。
傳統的非離子表面活性劑，例如烷芳基或醇乙氧基化物和環氧乙烷(EO)—環氧丙烷(PO)共聚物，具有優良的平衡表面張力特性，但是具有差的動態表面張力減少特性。與此對比，一些陰離子表面活性劑例如琥珀酸二烷基酯磺酸鈉可以得到好的動態結果，可是這些表面活性劑是多泡沫的，並對塗料成品產生水敏感性。
已知基於炔二醇例如2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇和其乙氧基化物的表面活性劑的平衡和動態表面張力減少的良好平衡，並幾乎沒有傳統的非離子和陰離子表面活性劑的不良性質。但是，這些分子不可能產生潤溼沾汙的表面或低表面能的基質所需要的很低的表面張力減少。在這些情況下，直接用戶可以使用矽氧烷或碳氟化物為基礎的表面活性劑，它們花費大，泡沫多，顯示差的動態特性，並經常引起粘附問題下列專利和論文描述了用作表面活性劑的各種炔醇和其乙氧基化物US3,268,593公開了由下面結構式表示的叔炔醇的環氧乙烷加成物 式中R1和R4是有3-10個碳原子的烷基，R2和R3是甲基或乙基，X和Y之和是3-60。具體的環氧乙烷加成物包括3-甲基-1-壬炔-3-醇、7，10-二甲基-8-十六炔-7，10-二醇、2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇和4，7-二甲基-5-癸炔-4，7-二醇的環氧乙烷加成物。優選的環氧乙烷加成物含有3-20個單元。專利權人指出這些環氧乙烷加成物具有突出的潤溼性質和在疏水鏈中有炔鍵增加了水溶解度和改善了表面活性劑的性質。隨著乙氧基鏈的增加去汙力和泡沫量都增加，而隨著聚氧乙基鏈長度的增加潤溼時間減少。
US4,117,249公開了由下面結構式表示的炔二醇 式中R是氫或烯基。已知炔二醇用作表面活性劑，它們還可用作潤溼劑、分散劑、非離子消泡劑和粘度穩定劑。
在Schwartz的論文水性塗料低動態表面張力的重要性(Journal of Coatings Technology(1992)中討論了水性塗料的表面張力性質和動態表面張力。評價了幾種表面活性劑的平衡表面張力和動態表面張力。所說的表面活性劑包括炔二醇環氧乙烷加成物，例如2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇的4，7-環氧乙烷(3.5摩爾)加成物，其中環氧乙烷單元數約1.3-30，以及炔二醇本身，和其他芳族和脂族醇例如壬基酚和月桂醇的環氧乙烷加成物。在濃度為0.1％蒸餾水溶液的條件下動態表面張力低約32至高72達因/釐米。
本發明是關於乙氧基化的2，5，8，11-四甲基-6-十二炔-5，8-二醇。該乙氧基化的炔二醇由下式表示 式中m和n是整數，其和是2-50，優選4-10。
本發明的乙氧基化炔二醇有許多優點，這些優點包括能配製具有優良耐水性的水性塗料和油墨；
能生產可用於其表面很好潤溼的各種基質，基質表面包括沾汙和低能表面；能減少塗布或印刷缺陷，例如桔皮和流動/均化缺陷；能生產具有低揮發的有機成分的水性塗料和油墨，使這些表面活性劑對環境有利；能配製能高速使用的塗料和油墨組合物。
本發明的表面活性劑是2，5，8，11-四甲基-6-十二炔-5，8-二醇的乙氧基化物。因為這些乙氧基化物能減少含水體系的表面張力，所以它們廣泛用於配製塗料和油墨製劑。每摩爾炔二醇乙氧基化的摩爾數為2-50，優選3-10，最優選4-7。當乙氧基化摩爾數低於上述範圍的下限和高於上述範圍的上限時含水體系的性質可變壞。
乙氧基化物可用於各種基質，包括金屬、有機(如油)沾汙的表面、塑料、複合材料、木材、玻璃、陶瓷和其他印刷的或需要保護/裝飾的塗層。
乙氧基化物可以與其他表面活性劑混合。所說的表面活性劑例如琥珀酸二辛酯磺酸鈉和乙氧基化醇，例如乙氧基化的C5-12烷基酚和高級(C8-16)鏈烷醇。表面活性劑的量一般是每10-50份通用表面活性劑50-90份乙氧基化的炔二醇。
有代表性的可以加入乙氧基化的炔二醇的水性塗料和油墨配方如下
典型的水性塗料配方0-50％(重量) 顏料分散劑/粉碎的樹脂0-80％(重量) 顏料/顏料補充劑/其他類型的抗腐顏料5-99.9％(重量) 水性/水分散/水溶性樹脂0-30％(重量) 滑移填加劑/抗菌劑/消泡劑0-50％(重量) 聚結溶劑或其他溶劑0.01-10％(重量)表面活性劑/潤溼劑/流動和均化劑典型的水性塗料配方0-50％(重量) 顏料分散劑/粉碎的樹脂0-80％(重量) 顏料/其他類型顏料補充劑5-99.9％(重量) 水性/水分散/水溶性樹脂0-30％(重量) 滑移填加劑/抗菌劑/消泡劑0-50％(重量) 聚結溶劑或其他溶劑0.01-10％(重量)表面活性劑/潤溼劑/流動或均化劑本發明的乙氧基化衍生物可以用生產與這裡描述的衍生物相似的相應的乙氧基化叔炔二醇中使用的方法相類似的方法製備。所說方法一般包括在氫氧化鉀存在下脂族酮與乙炔反應，接著與預選摩爾數的環氧乙烷反應。四甲基十二炔二醇乙氧基化物的顯著的表面張力減少特性和其他性質在下列實施例中說明。
實施例1表面活性劑體系的比較評價為了測定各種表面活性劑的平衡和動態表面張力作用效果製備一系列含水體系。評價含0.1％活性表面活性劑的含水體系。在製備乙氧基化炔二醇中環氧乙烷與表面活性劑基本二醇反應。環氧乙烷摩爾數表示與每摩爾基本二醇反應的環氧乙烷摩爾數。結果如下表面活性劑環氧乙烷摩爾數/0.1％(重量)水體系的表基本二醇 摩爾二醇面張力，達因/cm平衡動態104*1.3 32 35.11043.5 34 37.310410 43.1 4610430 48.250.2124**4 26.731.2124 6 26.629.812410 29.632.7*104是以商標Surfynol銷售的2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇的牌號。
**124是2，5，8，11-四甲基-6-十二炔-5，8-二醇的牌號。
上述比較研究證明乙氧基化十二炔二醇表面活性劑，特別是約6摩爾(5-7)環氧乙烷時的潤溼能力超過其他高性能的乙氧基化炔二醇基本表面活性劑。與2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇的乙氧基化物對比，乙氧基化的2，5，8，11-四甲基-6-十二炔-5，8-二醇表面活性劑在較低環氧乙烷摩爾數時產生更低的平衡和動態表面張力。
實施例2為了測定上述表面活性劑和其他表面活性劑的組合物的效果，將2，5，8，11-四甲基-6-十二炔-5，8-二醇的乙氧基化衍生物與其他通用表面活性劑混合。這些表面活性劑包括壬基酚、炔二醇的乙氧基化衍生物，和琥珀酸二辛酯磺酸鈉(DOSS)。結果列於表2中
表2表面活性劑比例 環氧乙烷摩爾數/0.1％(重量)水體系表基本二醇(重量份)摩爾二醇面張力，達因/cm平衡動態124/CO-730a75/25 6 25.530.2124/DOSS 75/25 6 24.927.7124/Surfynol 420b90/10 6 24.427.3124/CO-730 75/25 4 25.430.7124/DOSS 75/25 4 25.531.7(a)壬基酚乙氧基化物(b)Surfynol 420是2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇1.3摩爾乙氧基化物的牌號。
上述結果表明良好的表面活性劑性質可通過將2，5，8，11-四甲基-6-十二炔-5，8-二醇的乙氧基化衍生物與通用的表面活性劑混合達到。結果看來顯示出協同作用，與單獨乙氧基化衍生物得到的結果相比，混合物的結果是平衡和動態表面張力顯著更低。
權利要求
1.含有下式的乙氧基化炔二醇的組合物 式中m和n是整數，其和是2-50。
2.權利要求1的組合物，其中m和n之和是3-10。
3.權利要求1的組合物，其中m和n之和是4-7。
4.權利要求1的組合物，其中乙氧基化炔二醇與選自C5-12烷基酚乙氧基化衍生物和琥珀酸二辛酯磺酸鈉的表面活性劑混合。
5.權利要求4的組合物，其中乙氧基化炔二醇與C5-12烷基酚混合，其重量比為每10-50重量份C5-12烷基酚50-90重量份乙氧基化炔二醇。
6.權利要求4的組合物，其中乙氧基化炔二醇與琥珀酸二辛酯磺酸鈉混合，其重量比為每10-50重量份琥珀酸二辛酯磺酸鈉50-90重量份乙氧基化炔二醇。
全文摘要
本發明是關於含有由下式表示的乙氧基化炔二醇的組合物式中m和n是整數，其和是4-12。這些乙氧基化的炔二醇本身是優良的表面活性劑，或者與其他表面活性劑混合，用於水性塗料中。
文檔編號C07C33/044GK1126716SQ9510189
公開日1996年7月17日 申請日期1995年1月11日 優先權日1995年1月11日
發明者S·W·麥地那 申請人:氣體產品與化學公司