烷氧基化生物油多元醇組合物的製作方法
2023-10-11 18:47:49

本申請要求於2014年6月11日提交的美國臨時專利申請No.62/011,005的優先權,其全部內容通過引用併入本文。
背景
可以對生物質(例如,木質纖維素物質(例如,木材))進行熱解以產生熱的熱解蒸氣。從熱的熱解蒸氣中可以提取出生物油。來自木材熱解的生物油可包含水、有機酸、醇、醛、酚和糖衍生物的混合物。生物油和生物油衍生物的產生和利用度可以為許多化學轉化提供備用原料。本申請認識到開發生物油和生物油衍生物的增值用途可能是一項具有挑戰性的努力。
概述
在一個實施方案中,提供了烷氧基化生物油多元醇。所述烷氧基化生物油多元醇可以通過包括使生物油多元醇烷氧基化的方法來產生。所述烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比以下中的一個或多個來表徵:降低的粘度、增加的分子量、較低的凝膠滲透色譜保留時間、重量百分比增加和降低的羥值。所述生物油多元醇可以是本文所述的任何生物油多元醇,例如中間體生物油多元醇或多元醇生物油產物。
在一個實施方案中,提供了用於製備烷氧基化生物油多元醇的方法。該方法可包括提供生物油多元醇。該方法還可包括在烷氧基化催化劑的存在下,在有效形成烷氧基化生物油多元醇的反應條件下,使生物油多元醇與環狀環氧烷反應。烷氧基化生物油多元醇可以是本文所述的任何烷氧基化生物油多元醇。例如,所述烷氧基化生物油多元醇可以通過包括使生物油多元醇烷氧基化的方法產生。所述烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比以下中的一個或多個來表徵:降低的粘度、增加的分子量、較低的凝膠滲透色譜保留時間、重量百分比增加和降低的羥值。所述生物油多元醇可以是本文所述的任何生物油多元醇,例如中間體生物油多元醇或多元醇生物油產物。
在另一個實施方案中,提供了用於產生共聚物組合物的方法。該方法可以包括提供聚合前體混合物,其被配置為與試劑多元醇(例如,烷氧基化生物油多元醇)組合形成聚合物。該方法還可以包括在有效形成共聚物組合物的反應條件下使烷氧基化生物油多元醇與聚合前體混合物反應。烷氧基化生物油多元醇可以是本文所述的任何烷氧基化生物油多元醇。
在一個實施方案中,提供了共聚物組合物。所述共聚物組合物可以包括共聚的烷氧基化生物油多元醇。所述共聚物組合物可以共聚自本文所述的任何烷氧基化生物油多元醇。
在另一個實施方案中,提供了一種共聚物製品。所述共聚物製品可包括具有共聚的烷氧基化生物油多元醇的共聚物組合物。所述共聚物組合物可以共聚自本文所述的任何烷氧基化生物油多元醇。
附圖簡述
包含在說明書中並構成說明書一部分的附圖示出了示例方法和組合物,並且僅用於說明示例性實施例。
圖1是用於製備烷氧基化生物油多元醇的示例方法100的流程圖;
圖2是用於使用烷氧基化生物油多元醇產生共聚物組合物的示例方法200的流程圖;
圖3是根據如實施例中所述的烷氧基化生物油多元醇摻入的聚合物泡沫性質的表;
圖4是製備多元醇生物油產物的方法的流程圖;
圖5是使用多元醇生物油產物產生聚合物組合物的方法的流程圖;
圖6A是概述實施例4A中描述的方法600A的流程圖;
圖6B是概述實施例4B中描述的方法600B的流程圖;
圖7是根據如實施例中所述的多元醇生物油產物摻入的聚合物泡沫性質的表;
圖8是在烷氧基化之前的示例中間體生物油多元醇的凝膠滲透色譜保留時間的圖;以及
圖9是示例性烷氧基化生物油多元醇的凝膠滲透色譜保留時間的圖。
詳述
從木材或其他木質纖維素生物質的熱解產生的生物油可包含許多組分,包括水、有機酸、酚和糖。通過熱解產生的生物油可包括生物油多元醇。通過使生物油與其自身或與試劑多元醇(例如,甘油或2-甲基-1,3-丙二醇)反應,可以形成中間體生物油多元醇產物,並且可以通過烷氧基化進一步改性以產生烷氧基化生物油多元醇。這樣的生物油、生物油多元醇、中間體生物油多元醇和烷氧基化生物油多元醇可具有附加價值,例如作為用於形成聚酯、聚氨酯、共聚物、酚醛樹脂、熱熔性粘合劑組合物等的聚合中的替代多元醇試劑。
在各個實施方案中,提供了烷氧基化生物油多元醇。烷氧基化生物油多元醇可以通過包括使生物油多元醇烷氧基化的方法產生。所述烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比以下中的一個或多個來表徵:降低的粘度、增加的分子量、較低的凝膠滲透色譜保留時間、重量百分比增加和降低的羥值(相對於分子量游離羥基的百分比降低)。所述生物油多元醇可以是本文所述的任何生物油多元醇,例如,中間體生物油多元醇和多元醇生物油產物。
在若干實施方案中,所述烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比降低的粘度和增加的分子量來表徵。烷氧基化生物油多元醇可通過與生物油多元醇相比降低的粘度、增加分子量、重量百分比增加和降低的羥值來表徵。所述烷氧基化生物油多元醇可通過與生物油多元醇相比降低的粘度、增加的分子量、較低的凝膠滲透色譜保留時間、重量百分比增加和降低的羥值來表徵。
在一些實施方案中,烷氧基化生物油多元醇可通過與生物油多元醇相比降低的粘度來表徵。降低的粘度可以是大於約1%且小於以下之一:100%、99%、98%、97%、96%、95%、94%、93%、92%、91%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%和5%,或介於前述值的任何兩個之間的任何範圍之間或介於前述值的任何兩個之間,例如約1%至小於100%的生物油的粘度的百分比。
在各個實施方案中,所述烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比增加的分子量來表徵。增加的分子量可以是以下中的至少約一個的生物油的分子量的百分比:101%、102%、103%、104%、105%、106%、107%、108%、109%、110%、115%、120%、125%、130%、135%、140%、145%、150%、155%、160%、165%、170%、175%、180%、185%、190%、195%和200%,或者前述值的任何兩個之間的範圍,例如大於100%至小於約200%。
在若干實施方案中,所述烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比重量百分比增加來表徵。重量百分比增加可以是相比於生物油的重量的百分比以下中的至少約一個:至少約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%和100%,或前述值的任何兩個之間的範圍,例如約1%至約100%。
在一些實施方案中,所述烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比降低的羥值、與生物油多元醇中游離的羥基數相比降低的游離羥基百分比來表徵。游離羥基的降低的百分比可以是以下中的至少約一個:約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或小於100%,或前述值的任何兩個之間的範圍,例如,在生物油多元醇中的游離羥基的數目的約1%至小於100%。
圖1是用於製備烷氧基化生物油多元醇的示例方法100的流程圖。方法100可包括提供生物油多元醇(步驟102)。該方法還可包括在催化劑(例如,烷氧基化催化劑)的存在下,在有效形成烷氧基化生物油多元醇的反應條件下,使生物油多元醇與環狀環氧烷(例如,環氧化物)反應(步驟104)。所述烷氧基化生物油多元醇可以是本文所述的任何烷氧基化生物油多元醇。例如,所述烷氧基化生物油多元醇可以通過包括使生物油多元醇烷氧基化的方法產生。所述烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比以下中的一個或多個來表徵:降低的粘度、增加的分子量、較低的凝膠滲透色譜保留時間、重量百分比增加和降低的羥值。
在一些實施方案中,環狀環氧烷可包括未取代的環氧乙烷或經取代的環氧乙烷。經取代的環氧乙烷可以是被直鏈或支鏈C1-C6烷基或C3-C6環烷基取代。例如,環狀環氧烷可以包括1,2-環氧丙烷。環狀環氧烷可以以與生物油多元醇的重量相比以下的重量%存在:約5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%或70%或在約任何前述重量%值之間的範圍內,例如約5重量%至約70重量%。在一些實施方案中,所述環狀環氧烷可以以與生物油多元醇的重量相比大於10重量%的重量%存在。
在若干實施方案中,反應條件可以包括催化性鹼金屬氫氧化物或催化性鹼土金屬氫氧化物或氧化物的存在。鹼金屬氫氧化物可以包括Li、Na、K、Rb或Cs的氫氧化物。例如,反應條件可以包括催化量的氫氧化鉀的存在。鹼土金屬氫氧化物或氧化物可以包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba等的氫氧化物或氧化物。例如,鹼土金屬氫氧化物可以包括氫氧化鎂,且鹼土金屬氧化物可以包括氧化鈣。
在各個實施方案中,反應條件可包括酸化木質素的存在。反應條件可以包括與生物油多元醇的重量相比以重量%計的催化劑的存在。催化劑的重量%可以為約0.01重量%至約10重量%,例如約0.01重量%、0.05重量%、0.1重量%、0.15重量%、0.2重量%、0.25重量%、0.3重量%、0.4重量%、0.5重量%、0.6重量%、0.7重量%、0.75重量%、0.8重量%、0.9重量%、1重量%、1.25重量%、1.5重量%、1.75重量%、2.5重量%、3重量%、3.5重量%、4重量%、4.5重量%、5重量%、6重量%、7重量%、8重量%、9重量%和10重量%,或前述重量%值的任何兩個之間的任何重量%範圍,例如約0.01重量%至約5重量%。
在一些實施方案中,反應條件可以包括約80℃至約180℃之間的溫度。例如,以℃計的溫度可以是80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃和180℃,或前述℃值的任何兩個之間的任何溫度範圍。
在若干實施方案中,反應條件可包括以磅/平方英寸(psi)計約0psi至約600psi的壓力。例如,以psi計壓力可以是約0、15、30、45、60、75、90、105、120、135、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、525、550、575和600,或前述psi值的任何兩個之間的任何壓力範圍。
在各個實施方案中,生物油多元醇可以包括生物油、通過與自身反應而酯化的生物油或通過與試劑多元醇反應而酯化的生物油。生物油可以通過生物質的熱解產生。另外地或可選地,生物油可以是通過生物質的催化熱解產生的催化生物油。
在一些實施方案中,所述方法可以進一步包括在多元醇形成催化劑存在下使生物油與其本身或試劑多元醇中的至少一種反應,以提供生物油多元醇。例如,試劑多元醇可以包括以下中的一種或多種:甘油、乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、季戊四醇、糖醇、聚亞烷基二醇等。糖醇可以包括但不限於甘油、乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、季戊四醇、赤蘚糖醇、蘇糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露醇、山梨醇、半乳糖醇、巖藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、異麥芽酮糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三糖醇、麥芽四糖醇、聚葡萄糖醇等。聚亞烷基二醇的實例可包括但不限於聚乙二醇、聚丙二醇、聚(四亞甲基醚)二醇等。試劑多元醇可包括胺醇如三乙醇胺。試劑多元醇可包括酸化和脫甲基化粗製甘油和來自蒸汽分離的溼粗製甘油中的一種或多種。
在若干實施方案中,多元醇形成催化劑可有助於使混合物中的生物油反應以形成生物油多元醇產物。合適的催化劑可以基於汞、鉛、錫、鉍、鋅等的金屬化合物。這樣的金屬化合物可以包括一種或多種不同的氧化態(I)、(II)、(III)或(IV),例如錫(II)和錫(IV)化合物。汞、鉛、錫、鉍、鋅等的這樣的金屬化合物可以包括金屬羧酸鹽、氧化物、硫醇鹽等。例如,羧酸汞、羧酸鉍、羧酸鋅、羧酸錫等可以是合適的催化劑。例如,金屬羧酸鹽化合物可以包括一種或多種羧酸鹽。這樣的一種或多種羧酸鹽可以包括在相同的有機羧酸鹽中的單羧酸鹽或兩種或更多種羧酸鹽,例如草酸錫(II)中的二羧酸鹽草酸鹽。金屬羧酸鹽化合物還可包括具有一個或多個側掛烷基的烷基羧酸鹽,例如二羧酸二烷基錫,例如二月桂酸二丁基錫。例如,該方法可以包括提供草酸錫(II)多元醇形成催化劑。草酸錫(II)催化劑可有助於使反應混合物中的生物油反應以形成生物油多元醇。
在一些實施方案中,在多元醇形成催化劑的存在下使生物油與其自身或試劑多元醇中的至少一種反應以提供生物油多元醇可以根據關於生物油製備或反應的本文中任何主題來進行。
在各個實施方案中,所述方法可以進一步包括使酸化木質素與以下中的一種或多種接觸:生物油、試劑多元醇和多元醇形成催化劑。該方法還可以包括熱解生物質以提供生物油,或催化熱解生物質以提供作為催化生物油的生物油。
圖2是用於產生共聚物組合物的示例性方法200的流程圖。方法200可以包括提供配置為與試劑多元醇組合形成聚合物的聚合前體混合物(步驟202)。該方法還可包括在有效形成共聚物組合物的反應條件下使烷氧基化生物油多元醇與聚合前體混合物反應(步驟204)。烷氧基化生物油多元醇可以根據關於烷氧基化生物油多元醇或形成烷氧基化生物油多元醇的本文所述的任何主題形成。例如,烷氧基化生物油多元醇可以通過包括使生物油多元醇烷氧基化的方法產生。烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比以下中的一個或多個來表徵:降低的粘度、增加的分子量、較低的凝膠滲透色譜保留時間、重量百分比增加和降低的羥值。
用於產生共聚物組合物的方法可以包括根據關於烷氧基化生物油多元醇或形成烷氧基化生物油多元醇的本文所述的任何主題形成烷氧基化生物油多元醇。
在各個實施方案中,聚合前體混合物可包括如本文所述的酚醛樹脂前體和酚醛樹脂催化劑。聚合前體混合物可有效地與烷氧基化生物油多元醇反應以產生作為酚醛樹脂的共聚物組合物。
在若干實施方案中,用於產生共聚物組合物的方法可以包括使粘度降低的改性劑與烷氧基化生物油多元醇和/或聚合前體混合物接觸。
在各個實施方案中,聚合前體混合物可以包括聚氨酯前體。聚氨酯前體可有效地形成包括聚氨酯和烷氧基化生物油多元醇的共聚物的共聚物組合物。例如,聚氨酯前體可以包括以下中的一種或多種:甲苯二異氰酸酯、亞甲基二苯基二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1-異氰酸根合-3-異氰酸根合甲基-3,5,5-三甲基-環己烷、4,4』-二異氰酸根合-二環己基甲烷等。
在一些實施方案中,聚合前體混合物可以包括水。聚合前體混合物可以包括石油多元醇。聚合前體混合物可以包括與烷氧基化生物油多元醇相比以下重量%的石油多元醇:約5重量%至約95重量%,例如約5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、35重量%、40重量%、45重量%、50重量%、55重量%、60重量%、65重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%和95重量%,或前述重量的%值的任何兩個之間的任何重量%範圍。例如,與烷氧基化生物油多元醇相比,石油多元醇的重量%為10重量%至約95重量%。
在若干實施方案中,聚合前體混合物可以包括配置為支持聚氨酯泡沫形成的表面活性劑。表面活性劑可以包括例如矽氧烷表面活性劑。合適的矽氧烷表面活性劑是市售的,例如系列的矽氧烷表面活性劑(Air Products and Chemicals,Inc.,Allentown,PA),包括例如以下中的一種或多種:SI3102、DC198、DC193、DC2525、DC2584、DC2585、DC3042、DC3043、DC5000、DC5043等,例如DC193。
在各個實施方案中,反應條件可包括催化劑的存在。例如,催化劑可以是聚氨酯聚合催化劑,所述聚氨酯聚合催化劑用於使烷氧基化生物油多元醇與如本文所述的一種或多種聚氨酯前體反應以形成共聚物組合物。合適的聚氨酯催化劑可包括但不限於胺化合物、次磷酸鹽、沸石、金屬絡合物例如亞錫鹽或錫鹽及其組合。合適的胺催化劑可包括但不限於叔胺,例如三亞乙基二胺、二甲基環己胺、二甲基乙醇胺等。次磷酸鹽包括例如鹼金屬鹽例如次磷酸鈉和鹼土金屬鹽例如次磷酸鈣等。用於聚氨酯聚合的催化劑可以基於汞、鉛、錫、鉍、鋅等的金屬化合物。這樣的金屬化合物可以包括一種或多種不同的氧化態(I)、(II)、(III)或(IV),例如錫(II)和錫(IV)化合物。汞、鉛、錫、鉍、鋅等的這樣的金屬化合物可以包括金屬羧酸鹽、氧化物、硫醇鹽等。例如,羧酸汞、羧酸鉍、羧酸鋅、羧酸錫等可以是合適的催化劑。例如,金屬羧酸鹽化合物可包括一種或多種羧酸鹽。這樣的一種或多種羧酸鹽可以包括在相同的有機羧酸鹽中的單羧酸鹽或者兩種或更多種羧酸鹽,例如草酸錫(II)中的二羧酸鹽草酸鹽。金屬羧酸鹽化合物還可包括具有一個或多個側掛烷基的烷基羧酸鹽,例如二羧酸二烷基錫,例如二月桂酸二丁基錫。例如,該方法可以包括提供作為催化劑的草酸錫(II)。例如,聚合前體混合物可以包括配置為催化聚氨酯形成的聚氨基烷烴。聚合前體混合物可以包括配置為催化聚氨酯形成的聚烷基氨基烷基醚。聚合前體混合物可以包括配置為催化聚氨酯形成的氨基醇。
在各個實施方案中,聚合前體混合物可包括生物基聚酯多元醇。合適的生物基聚酯多元醇可以包括但不限於生物基聚酯多元醇,例如Priplast生物基聚酯多元醇(Croda USA,New Castle,DE)。
在一些實施方案中,聚合前體混合物可以包括以下中的一種或多種:石油多元醇、水、矽氧烷泡沫形成表面活性劑、亞烷基二醇中的三烷基胺、亞烷基二醇中的多烷基氨基烷基醚、抗氧化劑、阻燃劑、紫外光穩定劑、顏料、染料、增塑劑等。
聚合前體混合物可以包括胺。胺可以包括叔胺。胺可以包括三烷基胺。例如,胺可以包括以下中的一種或多種:BDMA、MP601、RP202、1027、1028、2033、2039、2040、33-LV、33-LX、8154、B-16等(Air Products and Chemicals,Inc.,Allentown,PA)。胺可包括聚烷基氨基烷基醚,例如BL-19(Air Products and Chemicals,Inc.,Allentown,PA)。
在若干實施方案中,聚合前體混合物可以包括有效形成共聚物組合物的多官能酯前體,其可以包括聚酯和烷氧基化生物油多元醇的共聚物。多官能酯前體可以包括以下中的一種或多種:聚羧酸、聚醯基滷或環酐。合適的多官能酯單體的實例可包括但不限於:二酸,例如戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸和十四烷二酸等;二酸的二醯基滷化物,例如己二醯氯等;或二酸的環酐,例如己二酸酐等。
在各個實施方案中,反應條件可包括催化劑的存在。例如,催化劑可以是聚酯聚合催化劑。聚酯聚合催化劑可有助於使烷氧基化生物油多元醇與多官能酯前體反應以形成共聚物組合物。合適的聚酯催化劑可包括例如三氧化銻、三乙酸銻、鹼金屬氫氧化物例如氫氧化鉀、低聚鋁氧烷等。進一步交聯可以用有機過氧化物催化劑例如甲乙酮過氧化物、過氧化苯甲醯等獲得。用於聚酯聚合的催化劑可以基於汞、鉛、錫、鉍、鋅等的金屬化合物。這樣的金屬化合物可以包括一種或多種不同的氧化態(I)、(II)、(III)或(IV),例如錫(II)和錫(IV)化合物。汞、鉛、錫、鉍、鋅等的這樣的金屬化合物的可以包括金屬羧酸鹽、氧化物、硫醇鹽等。例如,羧酸汞、羧酸鉍、羧酸鋅、羧酸錫等可以是合適的催化劑。例如,金屬羧酸鹽化合物可以包括一種或多種羧酸鹽。這樣的一種或多種羧酸鹽可以包括在相同的有機羧酸鹽中的單羧酸鹽或兩種或更多種羧酸鹽,例如草酸錫(II)中的二羧酸鹽草酸鹽。金屬羧酸鹽化合物還可包括具有一個或多個側掛烷基的烷基羧酸鹽,例如二羧酸二烷基錫,例如二月桂酸二丁基錫。例如,該方法可以包括提供作為催化劑的草酸錫(II)。
在若干實施方案中,聚合前體混合物可以包括有效形成共聚物組合物的酚醛樹脂前體,其可以包括酚醛樹脂和烷氧基化生物油多元醇的共聚物。酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被1-羥基烷基取代以形成苄醇的酚化合物。例如,酚醛樹脂前體可以包括對-羥甲基苯酚。酚醛樹脂前體可以包括酚化合物和一種或多種醛和酮。酚化合物和一種或多種醛和酮可以原位反應以產生在芳基碳上被1-羥基烷基取代的酚化合物。醛可以包括以下中的一種或多種:甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、戊二醛、乙二醛、苯甲醛、丙-1,3-二醛、丁-1,4-二醛等。酮可以包括以下中的一種或多種:丙酮、2-丁酮、2-戊酮、3-戊酮、丁-2,3-二酮、戊-2,4-二酮等。形成的共聚物組合物可包括酚-甲醛樹脂。
在若干實施方案中,酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被亞甲基-脲-羥基烷基例如,羥甲基取代的酚化合物。酚醛樹脂前體可以包括酚化合物、脲或經取代的脲以及一種或多種醛和酮。酚化合物和一種或多種醛和酮可以原位反應以產生在芳基碳上被亞甲基-脲-羥基烷基例如,羥甲基取代的酚化合物。醛可以包括以下中的一種或多種:甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、戊二醛乙二醛、苯甲醛、丙-1,3-二醛、丁-1,4-二醛等。酮可以包括以下中的一種或多種:丙酮、2-丁酮、2-戊酮、3-戊酮、丁-2,3-二酮、戊-2,4-二酮等。經取代的脲可以包括例如用甲基進行的C1-C8烷基N-N』取代。形成的共聚物組合物可包括酚-脲-甲醛樹脂。
在各個實施方案中,反應條件可包括催化劑的存在。反應條件可包括以下以℃計的溫度:約0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃或225℃,或前述值之間的任何範圍,例如約0℃至約180℃。反應條件可以包括以下以磅/平方英寸(psi)計的壓力:約60、75、90、105、120、135、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、525、550、575或600,或前述值的任何兩個之間的任何範圍,例如約0psi至約600psi。
在一些實施方案中,用於產生共聚物組合物的方法可包括將共聚物組合物配置為以下中的一種或多種:泡沫、噴霧泡沫、擠壓劑(extrusion)、注塑劑(injection molding)、塗料、粘合劑、彈性體、鑄造樹脂、密封劑、鑄造劑(casting)、纖維、灌封化合物、反應注塑(RIM)塑料、微孔彈性體或泡沫、整皮泡沫等。
在各個實施方案中,提供了共聚物組合物。共聚物組合物可以包括共聚的烷氧基化生物油多元醇。烷氧基化生物油多元醇可以是本文所述的任何烷氧基化生物油多元醇。例如,烷氧基化生物油多元醇可以通過包括使生物油多元醇烷氧基化的方法製備。烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比以下中的一個或多個來表徵:降低的粘度、增加的分子量、較低的凝膠滲透色譜保留時間、重量百分比增加和降低的羥值。
共聚物組合物可以至少部分地包含與酚醛樹脂前體共聚的烷氧基化生物油多元醇的反應產物和有效地產生作為酚醛樹脂的共聚物組合物的酚醛樹脂催化劑。酚醛樹脂前體可以作為以下中的一種或多種摻入:共價聚合的酚醛單體、交聯劑、低聚物、聚合物、共聚物等。
在一些實施方案中,共聚物可以至少部分地摻入與烷氧基化生物油多元醇共聚的聚酯。聚酯可以作為以下中的一種或多種摻入:共價聚合的聚酯單體、交聯劑、低聚物、聚合物、共聚物等。
在若干實施方案中,共聚物可以至少部分地摻入與烷氧基化生物油多元醇共聚的聚氨酯。聚氨酯可以作為以下中的一種或多種摻入:共價聚合的聚氨酯單體、交聯劑、低聚物、聚合物、共聚物等。
在各個實施方案中,共聚物組合物可根據本文用於產生共聚物組合物的方法的任何主題來產生。共聚物組合物可以配置為以下中的一種或多種:泡沫、噴霧泡沫、擠壓劑、注塑劑、塗料、粘合劑、彈性體、鑄造樹脂、密封劑、鑄造劑、纖維、灌封化合物、反應注塑(RIM)塑料、微孔彈性體或泡沫、整皮泡沫等。
在各個實施方案中,提供了共聚物製品。共聚物製品可以包括包含共聚的烷氧基化生物油多元醇的共聚物組合物。烷氧基化生物油多元醇可以是本文所述的任何烷氧基化生物油多元醇。例如,烷氧基化生物油多元醇可以通過包括使生物油多元醇烷氧基化的方法產生。烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比以下中的一個或多個來表徵:降低的粘度、增加的分子量、較低的凝膠滲透色譜保留時間、重量百分比增加和降低的羥值。
共聚物組合物可以根據本文用於產生共聚物組合物的方法的任何主題來產生。
此外,共聚物組合物可以配置為以下中的一種或多種:泡沫、噴霧泡沫、擠壓劑、注塑劑、塗料、粘合劑、彈性體、鑄造樹脂、密封劑、鑄造劑、纖維、灌封化合物、反應注塑(RIM)塑料、微孔彈性體或泡沫、整皮泡沫等。
在各個實施方案中,提供了一種用於製備生物油多元醇的方法,例如在製備烷氧基化生物油多元醇的方法中使用的生物油多元醇。用於製備生物油多元醇的方法可以包括在反應混合物中提供生物油。反應混合物可以包括多個活性氧基團。生物油可以包括多個活性氧基團的至少一部分。該方法還可包括使反應混合物中的生物油反應以形成多元醇生物油產物。多元醇生物油產物可以包括多個包括碳-氧鍵的官能團。碳-氧鍵可以通過使反應混合物中的生物油反應形成。多元醇生物油產物可以包括多個游離羥基。
在各個實施方案中,多個活性氧基團可以包括以下中的一種或多種:游離羥基、羧酸、羰基、環狀環氧烷等。由多元醇生物油產物包括的多個游離羥基的至少一部分可以衍生自生物油所包括的多個游離羥基的一部分。由多元醇生物油產物所包括的多個游離羥基的至少一部分可以通過使反應混合物中的生物油反應以將多個活性氧基團的至少一部分轉化為所述多元醇生物油產物所包括的多個游離羥基的一部分而形成。
在各個實施方案中,所述方法還可以包括向反應混合物中提供一種或多種試劑多元醇和環狀環氧烷。多個活性氧基團的至少一部分可以由一種或多種試劑多元醇和環狀環氧烷提供。使反應混合物中的生物油反應以形成多元醇生物油產物可以包括使生物油與一種或多種試劑多元醇和環狀環氧烷反應。
在各個實施方案中,所述方法還可包括向反應混合物提供催化劑。催化劑可有助於使反應混合物中的生物油反應以形成多元醇生物油產物。合適的催化劑可以基於汞、鉛、錫、鉍、鋅等的金屬化合物。這樣的金屬化合物可以包括一種或多種不同的氧化態(I)、(II)、(III)或(IV),例如錫(II)和錫(IV)化合物。汞、鉛、錫、鉍、鋅等的這樣的金屬化合物可以包括金屬羧酸鹽、氧化物、硫醇鹽等。例如,羧酸汞、羧酸鉍、羧酸鋅、羧酸錫等可以是合適的催化劑。例如,金屬羧酸鹽化合物可以包括一種或多種羧酸鹽。這樣的一種或多種羧酸鹽可以包括在相同的有機羧酸鹽中的單羧酸鹽或者兩種或更多種羧酸鹽,例如草酸錫(II)中的二羧酸鹽草酸鹽。金屬羧酸鹽化合物還可包括具有一個或多個側掛烷基的烷基羧酸鹽,例如二羧酸二烷基錫,例如二月桂酸二丁基錫。例如,該方法可以包括提供作為催化劑的草酸錫(II)。例如,該方法可以包括向反應混合物提供草酸錫(II)催化劑。草酸錫(II)催化劑可有助於使反應混合物中的生物油反應以形成多元醇生物油產物。
在各個實施方案中,生物油可以包括至少一部分活性氧基團,包括至少游離羥基和游離羧酸。形成碳-氧鍵可以包括在至少一部分游離羥基和生物油所包括的游離羧酸之間形成酯鍵。
在各個實施方案中,生物油可以包括至少一部分活性氧基團,包括至少游離羧酸。該方法還可以包括將一種或多種試劑多元醇和環狀環氧烷加入到反應混合物中。形成碳-氧鍵可以包括通過使生物油的游離羧酸與一種或多種試劑多元醇和環狀環氧烷反應形成酯鍵。所加入的多元醇試劑可以包括糖醇、醇胺、聚亞烷基二醇等中的一種或多種。糖醇的實例可包括但不限於甘油、乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、季戊四醇、赤蘚糖醇、蘇糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露醇、山梨醇、半乳糖醇、巖藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、異麥芽酮糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三糖醇、麥芽四糖醇、聚葡萄糖醇等。聚亞烷基二醇的實例可包括但不限於但不限於聚乙二醇、聚丙二醇或聚(四亞甲基醚)二醇等。胺醇的實例包括三乙醇胺等。
例如,所加入的多元醇試劑可以包括甘油、乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、季戊四醇、糖醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚(四亞甲基醚)二醇等中的一種或多種。
在各個實施方案中,所加入的環狀環氧烷可包括環氧乙烷和環氧丙烷中的一種或多種。
在各個實施方案中,所述方法還可以包括熱解生物質以提供生物油。
圖4是根據各個實施方案製備多元醇生物油產物的方法400的流程圖。方法400可以包括402在反應混合物中提供生物油原料。反應混合物可以包括多個活性氧基團。生物油原料可以包括多個活性氧基團的至少一部分。該方法還可以包括404使反應混合物中的生物油原料反應以形成多元醇生物油產物。多元醇生物油產物可以包括多個包括碳-氧鍵的官能團。碳-氧鍵可以通過使反應混合物中的生物油原料反應形成。多元醇生物油產物可以包括多個游離羥基。
圖5是根據各個實施方案用於使用多元醇生物油產物產生聚合物組合物的方法500的流程圖。用於產生聚合物組合物的方法500可以包括502提供多元醇生物油產物。用於產生聚合物組合物的方法可包括504進行聚酯或聚氨酯聚合以形成聚合物組合物。聚酯或聚氨酯聚合可以包括506使作為試劑的多元醇生物油與一種或多種單體或交聯劑反應。聚合物組合物可以共價結合至少一部分多元醇生物油產物。在各個實施方案中,可以根據本文所述的任何主題提供多元醇生物油產物。
在各個實施方案中,提供了用於製備烷氧基化生物油多元醇的方法。該方法可以包括提供生物油多元醇。該方法還可以包括使生物油多元醇與環狀環氧烷反應。生物油多元醇可以在催化劑的存在下與環狀環氧烷反應。生物油多元醇可以與環狀環氧烷在有效形成烷氧基化生物油多元醇的反應條件下反應。烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比以下中的一個或多個來表徵:降低的粘度、增加的分子量、較低的凝膠滲透色譜保留時間、重量百分比增加和降低的羥值。
在一些實施方案中,環狀環氧烷可包括未取代的環氧乙烷。環狀環氧烷可以包括被直鏈C1-C6烷基取代的環氧乙烷。環狀環氧烷可以包括被支鏈C1-C6烷基取代的環氧乙烷。環狀環氧烷可以包括被C3-C6環烷基取代的環氧乙烷。環狀環氧烷可以包括1,2-環氧丙烷。環狀環氧烷可以以與生物油多元醇的重量相比大於10重量%的重量%存在。環狀環氧烷可以以與生物油多元醇的重量相比約5重量%至約70重量%的重量%存在。
在若干實施方案中,反應條件可以包括催化性鹼金屬氫氧化物的存在。反應條件可以包括催化性鹼土金屬氫氧化物的存在。反應條件可以包括催化性鹼土金屬氧化物的存在。反應條件可以包括催化量的氫氧化鉀的存在。反應條件可以包括酸化木質素的存在。反應條件可以包括與生物油多元醇的重量相比約0.01重量%至約5重量%的重量%的催化劑的存在。反應條件可以包括約80℃至約180℃的溫度。反應條件可以包括約0至約600磅/平方英寸的壓力。
在各個實施方案中,生物油和生物油多元醇可一起提供,例如生物油多元醇可包括生物油或者生物油可包括生物油多元醇。生物油多元醇可以包括衍生自通過與生物油本身反應而改性的生物油的中間體生物油多元醇。生物油多元醇可以包括衍生自通過與試劑多元醇反應而改性的生物油的中間體生物油多元醇。生物油多元醇可包括以下中的一種或多種:生物油、衍生自通過與生物油反應改性的生物油的中間體生物油多元醇和衍生自通過與試劑多元醇反應改性的生物油的中間體生物油多元醇。
在一些實施方案中,生物油可以是或可以包括通過生物質的熱解產生的熱解生物油。生物油可以是或可以包括通過生物質的催化熱解產生的催化生物油。該方法可以包括熱解生物質以提供生物油。該方法可以包括催化熱解生物質以提供作為催化生物油的生物油。該方法可以包括使生物油與生物油反應以提供生物油多元醇。該方法可以包括使生物油與試劑多元醇反應以提供生物油多元醇。該方法可包括使生物油與生物油或試劑多元醇中的至少一種反應。該方法可以包括在多元醇形成催化劑的存在下使生物油與生物油或試劑多元醇中的至少一種反應,以提供生物油多元醇。多元醇形成催化劑可以包括錫。
在若干實施方案中,試劑多元醇可以包括以下中的一種或多種:甘油、乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、季戊四醇、糖醇、醇胺、聚亞烷基二醇、酸化和/或脫甲基化粗製甘油、來自蒸汽分離的溼粗製甘油等。試劑多元醇可以包括甘油。試劑多元醇可以包括乙二醇。試劑多元醇可以包括1,3-丙二醇。試劑多元醇可以包括2-甲基-1,3-丙二醇。試劑多元醇可以包括季戊四醇。試劑多元醇可以包括糖醇。試劑多元醇可以包括醇胺。試劑多元醇可以包括聚亞烷基二醇。試劑多元醇可以包括酸化的粗製甘油。試劑多元醇可以包括脫甲基化粗製甘油。試劑多元醇可以包括酸化和脫甲基化粗製甘油。試劑多元醇可以包括來自蒸汽分離的溼粗製甘油。
在一些實施方案中,該方法可以包括使酸化木質素與以下中的一種或多種接觸:生物油、試劑多元醇和多元醇形成催化劑。該方法可以包括使酸化木質素與生物油接觸。該方法可以包括使酸化木質素與試劑多元醇接觸。該方法可包括使酸化木質素與多元醇形成催化劑接觸。
在各個實施方案中,提供了一種用於產生共聚物組合物的方法。該方法可以包括提供聚合前體混合物,其被配置為與試劑多元醇(例如,烷氧基化生物油多元醇)組合形成聚合物。該方法還可以包括使烷氧基化生物油多元醇與聚合前體混合物反應。該方法可在有效形成共聚物組合物的反應條件下進行。烷氧基化生物油多元醇可以是本文所述的任何烷氧基化生物油多元醇。例如,烷氧基化生物油多元醇可以通過包括使生物油多元醇烷氧基化的方法產生。烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比以下中的一個或多個來表徵:降低的粘度、增加的分子量、較低的凝膠滲透色譜保留時間、重量百分比增加和降低的羥值。用於產生共聚物組合物的方法可包括根據本文所述的任何方法形成烷氧基化生物油多元醇。
在一些實施方案中,該方法可以包括使降粘改性劑與烷氧基化生物油多元醇和/或聚合前體混合物接觸。該方法可以包括使降粘改性劑與烷氧基化生物油多元醇接觸。該方法可以包括使降粘改性劑與聚合前體混合物接觸。降粘改性劑可以是降粘改性劑多元醇。降粘改性劑多元醇可以包括石油來源的多元醇、聚酯多元醇、生物基聚酯多元醇等。合適的生物基聚酯多元醇可以包括但不限於生物基聚酯多元醇,例如Priplast生物基聚酯多元醇(Croda USA,New Castle,DE)。降粘改性劑多元醇可以包括二醇(diol)、二醇(glycol)、三醇、四醇等。降粘改性劑多元醇可包括以下中的一種或多種:乙二醇、丙二醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、己三醇、丁三醇、三羥甲基乙烷、季戊四醇、甘露醇、山梨醇、甲基葡糖苷、二甘醇、聚丁二醇等。
在若干實施方案中,聚合前體混合物可以包括聚氨酯前體。聚氨酯前體可有效地形成包括聚氨酯和烷氧基化生物油多元醇的共聚物的共聚物組合物。聚氨酯前體可以包括以下中的一種或多種:甲苯二異氰酸酯、亞甲基二苯基二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1-異氰酸根合-3-異氰酸根合甲基-3,5,5-三甲基-環己烷、4,4′-二異氰酸根合-二環己基甲烷等。聚氨酯前體可以包括甲苯二異氰酸酯。聚氨酯前體可包括亞甲基二苯基二異氰酸酯。聚氨酯前體可以包括1,6-六亞甲基二異氰酸酯。聚氨酯前體可以包括1-異氰酸根合-3-異氰酸根合甲基-3,5,5-三甲基-環己烷。聚氨酯前體可以包括4,4′-二異氰酸根合-二環己基甲烷。
在各個實施方案中,聚合前體混合物可以包括水。聚合前體混合物可以包括石油多元醇。聚合前體混合物可包括與烷氧基化生物油多元醇相比約5重量%至約95重量%的重量%的石油多元醇。聚合前體混合物可以包括配置為支持聚氨酯泡沫形成的表面活性劑。聚合前體混合物可以包括配置為催化聚氨酯形成的聚氨基烷烴。聚合前體混合物可以包括配置為催化聚氨酯形成的聚烷基氨基烷基醚。聚合前體混合物可以包括配置為催化聚氨酯形成的氨基醇。聚合前體混合物可以包括生物基聚酯多元醇。聚合前體混合物可以包括以下中的一種或多種:石油多元醇、水、矽氧烷泡沫形成表面活性劑、亞烷基二醇中的三烷基胺、亞烷基二醇中的聚烷基氨基烷基醚、抗氧化劑、阻燃劑、紫外光穩定劑、顏料、染料、增塑劑等。聚合前體混合物可以包括石油多元醇。聚合前體混合物可以包括矽氧烷泡沫形成表面活性劑。聚合前體混合物可以包括亞烷基二醇中的三烷基胺。聚合前體混合物可包括亞烷基二醇中的聚烷基氨基烷基醚。聚合前體混合物可以包括抗氧化劑。聚合前體混合物可以包括阻燃劑。聚合前體混合物可以包括紫外光穩定劑。聚合前體混合物可以包括顏料。聚合前體混合物可以包括染料。聚合前體混合物可以包括增塑劑。
在一些實施方案中,聚合前體混合物可以包括多官能酯前體。多官能酯前體可有效地形成包括聚酯和烷氧基化生物油多元醇的共聚物的共聚物組合物。多官能酯前體可以包括以下中的一種或多種:聚羧酸、聚醯基滷、環酐等。多官能酯前體可包括聚羧酸。多官能酯前體可包括聚醯基滷。多官能酯前體可以包括環酐。
在若干實施方案中,反應條件可以包括催化劑的存在。反應條件可以包括約0℃至約180℃的溫度。反應條件可以包括約15至約600磅/平方英寸的壓力。
在各個實施方案中,該方法可包括將共聚物組合物配置為以下中的一種或多種:泡沫、噴霧泡沫、擠壓劑、注塑劑、塗料、粘合劑、彈性體、鑄造樹脂、密封劑、鑄造劑、纖維、灌封化合物、反應注塑(RIM)塑料、微孔彈性體或泡沫、整皮泡沫等。該方法可以包括將共聚物組合物配置為泡沫。該方法可包括將共聚物組合物配置為噴霧泡沫。該方法可包括將共聚物組合物配置為擠壓劑。該方法可包括將共聚物組合物配置為注塑劑。該方法可包括將共聚物組合物配置為塗料。該方法可包括將共聚物組合物配置為粘合劑。該方法可包括將共聚物組合物配置為彈性體。該方法可以包括將共聚物組合物配置為鑄造樹脂。該方法可包括將共聚物組合物配置為密封劑。該方法可以包括將共聚物組合物配置為鑄造劑。該方法可以包括將共聚物組合物配置為纖維。該方法可以包括將共聚物組合物配置為灌封化合物。該方法可包括將共聚物組合物配置為反應注塑(RIM)塑料。該方法可包括將共聚物組合物配置為微孔彈性體或泡沫。該方法可包括將共聚物組合物配置為整皮泡沫。
在一些實施方案中,聚合前體混合物可包括酚醛樹脂前體和有效地產生作為酚醛樹脂的共聚物組合物的酚醛樹脂催化劑。酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被以下中的一個或多個基團取代的酚化合物:反應性苄醇、苄基脲或被1-羥基烷基例如,羥甲基取代的苄基脲。酚醛樹脂前體可包括在芳基碳上被反應性1-羥基烷基例如,羥甲基取代的酚化合物。酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被反應性苄基脲例如-CH2NHC(O)NH2取代的酚化合物。酚醛樹脂前體可包括在芳基碳上被取代的酚化合物,其中反應性苄基脲被1-羥基烷基例如,羥甲基取代,以形成-CH2NHC(O)NHCH2OH。
前述酚醛樹脂前體可以原位製備。酚醛樹脂前體可以包括酚化合物和甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、乙二醛、丙-1,3-二醛、丁-1,4-二醛、戊二醛、丙酮、2-丁酮、2-戊酮、3-戊酮、丁-2,3-二酮、戊-2,4-二酮等中的一種或多種。酚醛樹脂前體可以包括甲醛。例如,酚化合物可與甲醛反應,得到在芳基碳上被1-羥基烷基例如,羥甲基取代的酚化合物。脂肪族酚醛樹脂前體可以包括乙醛。例如,酚化合物可以與乙醛反應,得到在芳基碳上被1-羥基烷基取代的酚化合物,如-CR1R2OH,其中R1是H或C1-C8烷基,R2是C1-C8烷基,例如羥甲基,在R1為H且R2為CH3時。酚醛樹脂前體可以包括丙醛。酚醛樹脂前體可以包括丁醛。酚醛樹脂前體可以包括乙二醛。酚醛樹脂前體可包括丙-1,3-二醛。酚醛樹脂前體可以包括丁-1,4-二醛。酚醛樹脂前體可以包括戊二醛。酚醛樹脂前體可以包括丙酮。例如,酚化合物可以與丙酮反應,得到在芳基碳上被1-羥基烷基取代的酚化合物,如-CR1R2OH,例如羥甲基,當R1是H且R2是CH3時。酚醛樹脂前體可以包括2-丁酮。酚醛樹脂前體可以包括2-戊酮。酚醛樹脂前體可以包括3-戊酮。酚醛樹脂前體可以包括丁-2,3-二酮。酚醛樹脂前體可以包括戊-2,4-二酮。酚醛樹脂前體可以包括至少部分水溶性的反應性羰基化合物。
酚醛樹脂前體可以原位製備。酚醛樹脂前體可以包括酚化合物、脲或經取代的脲以及以下中的一種或多種:甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、乙二醛、丙-1,3-二醛、丁-1,4-二醛、戊二醛、丙酮、2-丁酮、2-戊酮、3-戊酮、丁-2,3-二酮、戊-2,4-二酮等。例如,脲可與甲醛反應得到脲-甲醛中間體,例如,HOCH2NHC(O)NH2或HOCH2NHC(O)NHCH2OH。例如,脲可與乙醛反應,得到脲醛中間體,例如HOCR1R2NHC(O)NH2或HOCR1R2NHC(O)NHCR1R2OH,其中R1是H或C1-C8烷基,且R2是C1-C8烷基,其中R1是H且R2是CH3。例如,脲可與丙酮反應,得到脲酮中間體,例如HOCR1R2NHC(O)NH2或HOCR1R2NHC(O)NHCR1R2OH,其中R1是H或C1-C8烷基,且R2是C1-C8烷基,例如,其中R1是H且R2是CH3。脲-甲醛可與烷氧基化生物油反應,得到摻入烷氧基化生物油的脲-甲醛樹脂。脲-甲醛可與酚化合物反應得到酚-脲-甲醛樹脂。脲-甲醛可與酚化合物和烷氧基化生物油反應,得到摻入烷氧基化生物油的酚-脲-甲醛樹脂。
在各個實施方案中,提供了共聚物組合物。共聚物組合物可以包括共聚的烷氧基化生物油多元醇。共聚物組合物可以至少部分地摻入與烷氧基化生物油多元醇共聚的聚酯。聚酯可以作為共價聚合的聚酯單體、交聯劑、低聚物、聚合物或共聚物中的一種或多種摻入。聚酯可以作為共價聚合的聚酯單體摻入。聚酯可以作為交聯劑摻入。聚酯可以作為低聚物摻入。聚酯可以作為聚合物摻入。聚酯可以作為共聚物摻入。共聚物可以至少部分地摻入與烷氧基化生物油多元醇共聚的聚氨酯。聚氨酯可以作為共價聚合的聚氨酯單體、交聯劑、低聚物、聚合物或共聚物中的一種或多種摻入。聚氨酯可以作為共價聚合的聚氨酯單體摻入。聚氨酯可以作為交聯劑摻入。聚氨酯可以作為低聚物摻入。聚氨酯可以作為聚合物摻入。聚氨酯可以作為共聚物摻入。烷氧基化生物油多元醇可以是本文所述的任何烷氧基化生物油多元醇。例如,烷氧基化生物油多元醇可以通過包括使生物油多元醇烷氧基化的方法產生。烷氧基化生物油多元醇可以通過與生物油多元醇相比以下中的一個或多個來表徵:降低的粘度、增加的分子量、較低的凝膠滲透色譜保留時間、重量百分比增加或降低的羥值。烷氧基化生物油多元醇可以根據本文所述的任何方法產生。共聚物組合物可以根據本文所述的任何方法產生。
在一些實施方案中,共聚物組合物可以配置為以下中的一種或多種:泡沫、噴霧泡沫、擠壓劑、注塑劑、塗料、粘合劑、彈性體、鑄造樹脂、密封劑、鑄造劑、纖維、灌封化合物、反應注塑(RIM)塑料、微孔彈性體或泡沫或整皮泡沫。共聚物組合物可以配置為泡沫。共聚物組合物可以配置為噴霧泡沫。共聚物組合物可以配置為擠壓劑。共聚物組合物可以配置為注塑劑。共聚物組合物可以配置為塗料。共聚物組合物可以配置為粘合劑。共聚物組合物可以配置為彈性體。共聚物組合物可以配置為鑄造樹脂。共聚物組合物可以配置為密封劑。共聚物組合物可以配置為鑄造劑。共聚物組合物可以配置為纖維。共聚物組合物可以配置為灌封化合物。共聚物組合物可以配置為反應注塑(RIM)塑料。共聚物組合物可以配置為微孔彈性體或泡沫。共聚物組合物可以配置為整皮泡沫。
在若干實施方案中,共聚物組合物可以至少部分地包含與酚醛樹脂前體共聚的烷氧基化生物油多元醇的反應產物和有效地生產作為酚醛樹脂的共聚物組合物的酚醛樹脂催化劑。酚醛樹脂可以包括以下中的一種或多種:酚-甲醛樹脂、酚-脲-甲醛樹脂、脲-甲醛樹脂等。例如,酚-甲醛樹脂可包括酚-醛樹脂或酚-酮樹脂。酚-脲-甲醛樹脂可包括酚-脲-醛樹脂或酚-脲-酮樹脂。脲-甲醛樹脂可以包括脲-醛樹脂或脲-酮樹脂。酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被反應性1-羥基烷基、苄基脲或被1-羥基烷基取代的苄基脲取代的酚化合物。酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被1-羥基烷基取代的酚化合物。酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被反應性苄基脲例如-CH2NHC(O)NH2取代的酚化合物。酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被反應性苄基脲取代的酚化合物,所述反應性苄基脲被1-羥基烷基例如羥甲基如-CH2NHC(O)NHCH2OH取代。
前述酚醛樹脂前體可以原位製備。酚醛樹脂前體可以包括酚化合物和甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、乙二醛、丙-1,3-二醛、丁-1,4-二醛、戊二醛、丙酮、2-丁酮、2-戊酮、3-戊酮、丁-2,3-二酮和戊-2,4-二酮中的一種或多種。酚醛樹脂前體可以包括甲醛。例如,酚化合物可與甲醛反應,得到在芳基碳上被1-羥基烷基例如,-CH2OH取代的酚化合物,以形成苄醇。脂肪族酚醛樹脂前體可以包括乙醛。例如,酚化合物可以與乙醛反應,得到在芳基碳上被1-羥基烷基取代的酚化合物,如-CR1R2OH,例如,其中R1是H且R2是CH3。酚醛樹脂前體可以包括丙醛。酚醛樹脂前體可以包括丁醛。酚醛樹脂前體可以包括乙二醛。酚醛樹脂前體可以包括丙-1,3-二醛。酚醛樹脂前體可以包括丁-1,4-二醛。酚醛樹脂前體可以包括戊二醛。酚醛樹脂前體可以包括丙酮。例如,酚化合物可與丙酮反應,得到在芳基碳上被1-羥基烷基取代的酚化合物,如-CR1R2OH,例如,其中R1是H且R2是CH3。酚醛樹脂前體可以包括2-丁酮。酚醛樹脂前體可以包括2-戊酮。酚醛樹脂前體可以包括3-戊酮。酚醛樹脂前體可以包括丁-2,3-二酮。酚醛樹脂前體可以包括戊-2,4-二酮。酚醛樹脂前體可以包括至少部分水溶性的反應性羰基化合物。
前述酚醛樹脂前體可以原位製備。酚醛樹脂前體可以包括酚化合物、脲或經取代的脲以及以下中的一種或多種:甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、乙二醛、丙-1,3-二醛、丁-1,4-二醛、戊二醛、丙酮、2-丁酮、2-戊酮、3-戊酮、丁-2,3-二酮和戊-2,4-二酮。例如,脲可與甲醛反應得到脲-甲醛中間體(HOCH2NHC(O)NH2或HOCH2NHC(O)NHCH2OH)。例如,脲可與乙醛反應,得到脲-醛中間體,例如HOCR1R2NHC(O)NH2或HOCR1R2NHC(O)NHCR1R2OH,例如,其中R1是H且R2是CH3。例如,脲可與丙酮反應得到脲酮中間體,例如,HOCR1R2NHC(O)NH2或HOCR1R2NHC(O)NHCR1R2OH,例如其中R1和R2是CH3。脲-甲醛可與烷氧基化生物油反應,得到摻入烷氧基化生物油的脲-甲醛樹脂。脲-甲醛可與酚化合物反應,得到酚-脲-甲醛樹脂。脲-甲醛可與酚化合物和烷氧基化生物油反應,得到摻入烷氧基化生物油的酚-脲-甲醛樹脂。
在各個實施方案中,提供了共聚物製品。共聚物製品可以包括包括共聚的烷氧基化生物油多元醇的共聚物組合物。共聚物組合物可以是本文所述的任何共聚物組合物。共聚物組合物可以根據本文所述的任何方法製備。在一些實施方案中,共聚物組合物可以配置為以下中的一種或多種:泡沫、噴霧泡沫、擠壓劑、注塑劑、塗料、粘合劑、彈性體、鑄造樹脂、密封劑、鑄造劑、纖維、灌封化合物、反應注塑(RIM)塑料、微孔彈性體或泡沫或整皮泡沫。共聚物組合物可以配置為泡沫。共聚物組合物可以配置為噴霧泡沫。共聚物組合物可以配置為擠壓劑。共聚物組合物可以配置為注塑劑。共聚物組合物可以配置為塗料。共聚物組合物可以配置為粘合劑。共聚物組合物可以配置為彈性體。共聚物組合物可以配置為鑄造樹脂。共聚物組合物可以配置為密封劑。共聚物組合物可以配置為鑄造劑。共聚物組合物可以配置為纖維。共聚物組合物可以配置為灌封化合物。共聚物組合物可以配置為反應注塑(RIM)塑料。共聚物組合物可以配置為微孔彈性體或泡沫。共聚物組合物可以配置為整皮泡沫。
在若干實施方案中,共聚物製品的共聚物組合物可以至少部分地包含與酚醛樹脂前體共聚的烷氧基化生物油多元醇的反應產物和有效地產生作為酚醛樹脂的共聚物組合物的酚醛樹脂催化劑。酚醛樹脂可以包括以下中的一種或多種:酚-甲醛樹脂、酚-脲-甲醛樹脂和脲-甲醛樹脂。酚-甲醛樹脂可包括酚-醛樹脂或酚-酮樹脂。酚-脲-甲醛樹脂可以包括酚-脲-醛樹脂或酚-脲-酮樹脂。脲-甲醛樹脂可以包括脲-醛樹脂或脲-酮樹脂。酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被反應性苄醇、苄基脲或被羥甲基取代的苄基脲中的一個或多個取代的酚化合物。酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被反應性苄醇(--CH2OH)取代的酚化合物。酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被反應性苄基脲(--CH2NHC(O)NH2)取代的酚化合物。酚醛樹脂前體可以包括在芳基碳上被反應性苄基脲取代的酚化合物,其中反應性苄基脲被羥甲基(--CH2NHC(O)NHCH2OH)取代。
前述酚醛樹脂前體可以原位製備。酚醛樹脂前體可以包括酚化合物和以下中的一種或多種:甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、乙二醛、丙-1,3-二醛、丁-1,4-二醛、戊二醛、丙酮、2-丁酮、2-戊酮、3-戊酮、丁-2,3-二酮和戊-2,4-二酮。酚醛樹脂前體可以包括甲醛。例如,酚化合物可與甲醛反應,得到在芳基碳上被1-羥基烷基例如羥甲基取代的酚化合物。脂肪族酚醛樹脂前體可以包括乙醛。例如,酚化合物可以與乙醛反應,得到在芳基碳上被1-羥基烷基例如羥甲基取代的酚化合物。酚醛樹脂前體可以包括丙醛。酚醛樹脂前體可以包括丁醛。酚醛樹脂前體可以包括乙二醛。酚醛樹脂前體可包括丙-1,3-二醛。酚醛樹脂前體可以包括丁-1,4-二醛。酚醛樹脂前體可以包括戊二醛。酚醛樹脂前體可以包括丙酮。例如,酚化合物可與丙酮反應,得到在芳基碳上被1-羥基烷基例如羥甲基取代的酚化合物。酚醛樹脂前體可以包括2-丁酮。酚醛樹脂前體可以包括2-戊酮。酚醛樹脂前體可以包括3-戊酮。酚醛樹脂前體可以包括丁-2,3-二酮。酚醛樹脂前體可以包括戊-2,4-二酮。酚醛樹脂前體可以包括至少部分水溶性的反應性羰基化合物。
前述酚醛樹脂前體可以原位製備。酚醛樹脂前體可以包括酚化合物、脲或經取代的脲以及以下中的一種或多種:甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、乙二醛、丙-1,3-二醛、丁-1,4-二醛、戊二醛、丙酮、2-丁酮、2-戊酮、3-戊酮、丁-2,3-二酮和戊-2,4-二酮。例如,脲可與甲醛反應得到脲-甲醛中間體(HOCH2NHC(O)NH2或HOCH2NHC(O)NHCH2OH)。例如,脲可與乙醛反應,得到脲-醛中間體,例如HOCR1R2NHC(O)NH2或HOCR1R2NHC(O)NHCR1R2OH,例如,其中R1是H且R2是CH3。例如,脲可與丙酮反應得到脲酮中間體,例如,HOCR1R2NHC(O)NH2或HOCR1R2NHC(O)NHCR1R2OH,例如其中R1和R2是CH3。脲-甲醛可與烷氧基化生物油反應,得到摻入烷氧基化生物油的脲-甲醛樹脂。脲-甲醛可與酚化合物反應,得到酚-脲-甲醛樹脂。脲-甲醛可與酚化合物和烷氧基化生物油反應,得到摻入烷氧基化生物油的酚-脲-甲醛樹脂。
在一些實施方案中,生物油可以包括生物油多元醇。生物油可以包括中間體生物油多元醇。中間體生物油多元醇可包括通過與生物油反應改性的生物油。中間體生物油多元醇可以包括通過與試劑多元醇反應而改性的生物油。生物油可包括烷氧基化生物油多元醇。該方法可以包括根據本文任何描述的烷氧基化生物油多元醇。該方法可以包括根據本文所述的任何方法產生烷氧基化生物油多元醇。
在若干實施方案中,提供了用於製備多元醇生物油產物的方法。該方法可以包括在反應混合物中提供生物油原料。反應混合物可以包括多個活性氧基團。生物油原料可以包括多個活性氧基團的至少一部分。該方法還可以包括使反應混合物中的生物油原料反應以形成多元醇生物油產物。多元醇生物油產物可以包括多個包括碳-氧鍵的官能團。碳-氧鍵可以通過使反應混合物中的生物油原料反應形成。多元醇生物油產物可以包括多個游離羥基。
在各個實施方案中,多個活性氧基團可以包括游離羥基、羧酸、羰基或環狀環氧烷中的一種或多種。多元醇生物油產物所包括的多個游離羥基的至少一部分可以衍生自生物油原料所包括的多個游離羥基的一部分。多元醇生物油產物所包括的多個游離羥基的至少一部分可以通過使反應混合物中的生物油原料反應以將多個活性氧基團的至少一部分轉化為所述多元醇生物油產物所包括的多個游離羥基的至少一部分形成。
在一些實施方案中,該方法還可以包括向反應混合物提供一種或多種試劑多元醇或環狀環氧烷。多個活性氧基團的至少一部分可以由一種或多種試劑多元醇或環狀環氧烷提供。使生物油原料在反應混合物中反應以形成多元醇生物油產物可以包括使生物油原料與一種或多種試劑多元醇或環狀環氧烷反應。
在若干實施方案中,該方法還可以包括向反應混合物提供催化劑。催化劑可有助於使反應混合物中的生物油原料反應以形成多元醇生物油產物。合適的催化劑可以基於汞、鉛、錫、鉍、鋅等的金屬化合物。例如,羧酸汞、羧酸鉍、羧酸鋅、羧酸烷基錫(例如草酸錫(II))、氧化物和硫醇鹽等可以是合適的催化劑。例如,該方法可以包括向反應混合物提供草酸錫(II)催化劑。草酸錫(II)催化劑可有助於使反應混合物中的生物油原料反應以形成多元醇生物油產物。
在各個實施方案中,生物油原料可以包括至少一部分活性氧基團,包括至少游離羥基和游離羧酸。形成碳-氧鍵可以包括在至少一部分游離羥基和生物油原料所包括的游離羧酸之間形成酯鍵。
在一些實施方案中,生物油原料可以包括至少一部分活性氧基團,包括至少游離羧酸。該方法還可以包括將一種或多種試劑多元醇或環狀環氧烷加入到反應混合物中。形成碳-氧鍵可以包括通過使生物油原料的游離羧酸與一種或多種試劑多元醇或環狀環氧烷反應形成酯鍵。所加入的多元醇試劑可以包括糖醇、亞烷基二醇、聚亞烷基二醇等中的一種或多種。糖醇和亞烷基二醇的實例可包括但不限於甘油、乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、季戊四醇、赤蘚糖醇、蘇糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露醇、山梨醇、半乳糖醇、巖藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、異麥芽酮糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三糖醇、麥芽四糖醇、聚葡萄糖醇等。聚亞烷基二醇的實例可包括但不限於聚乙二醇、聚丙二醇或聚(四亞甲基醚)二醇等。
例如,所加入的多元醇試劑可以包括以下中的一種或多種:甘油、乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、季戊四醇、糖醇、聚乙二醇、聚丙二醇或聚(四亞甲基醚)二醇。
在若干實施方案中,所加入的環狀環氧烷可包括環氧乙烷或環氧丙烷中的一種或多種。
在各個實施方案中,該方法還可包括熱解生物質以提供生物油原料。生物質可以包括例如木質素、纖維素或木質纖維素或其混合物。
在一些實施方案中,提供了用於形成聚酯或聚氨酯的多元醇生物油產物。多元醇生物油產物可以通過方法製備。該方法可以包括在反應混合物中提供生物油原料。反應混合物可以包括多個活性氧基團。生物油原料可以包括多個活性氧基團的至少一部分。該方法還可以包括使反應混合物中的生物油原料反應以形成多元醇生物油產物。多元醇生物油產物可以包括多個官能團,包括通過反應混合物中的生物油原料反應形成的碳-氧鍵。多元醇生物油產物可以包括多個游離羥基。
在若干實施方案中,多個活性氧基團可以包括游離羥基、羧酸、羰基或環狀環氧烷中的一種或多種。多元醇生物油產物所包括的多個游離羥基的至少一部分可以衍生自生物油原料所包括的多個游離羥基的一部分。多元醇生物油產物所包括的多個游離羥基的至少一部分可以通過使反應混合物中的生物油原料反應以將多個活性氧基團的至少一部分轉化為所述多元醇生物油產物所包括的多個游離羥基的至少一部分來形成。
在各個實施方案中,該方法還可以包括向反應混合物提供一種或多種試劑多元醇或環狀環氧烷。多個活性氧基團的至少一部分可以由一種或多種試劑多元醇或環狀環氧烷提供。使反應混合物中的生物油原料反應以形成多元醇生物油產物可以包括使生物油原料與一種或多種試劑多元醇或環狀環氧烷反應。
在一些實施方案中,該方法還可以包括向反應混合物提供催化劑。催化劑可有助於使反應混合物中的生物油原料反應以形成多元醇生物油產物。合適的催化劑可以基於汞、鉛、錫、鉍、鋅等的金屬化合物。例如,羧酸汞、羧酸鉍、羧酸鋅、羧酸烷基錫(例如,草酸錫(II))、氧化物和硫醇鹽等可以是合適的催化劑。例如,該方法可以包括向反應混合物提供草酸錫(II)催化劑。草酸錫(II)催化劑可有助於使反應混合物中的生物油原料反應以形成多元醇生物油產物。
在若干實施方案中,生物油原料可以包括至少一部分活性氧基團,包括至少游離羥基和游離羧酸。形成碳-氧鍵可以包括在至少一部分游離羥基和生物油原料所包括的游離羧酸之間形成酯鍵。
在各個實施方案中,生物油原料可以包括至少一部分活性氧基團,包括至少游離羧酸。該方法還可以包括將一種或多種試劑多元醇或環狀環氧烷加入到反應混合物中。形成碳-氧鍵可以包括通過使生物油原料的游離羧酸與一種或多種試劑多元醇或環狀環氧烷反應形成酯鍵。所加入的多元醇試劑可以包括糖醇、亞烷基二醇、聚亞烷基二醇等中的一種或多種。糖醇和亞烷基二醇的實例可包括但不限於甘油、乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、季戊四醇、赤蘚糖醇、蘇糖醇、阿糖醇、木糖醇、核糖醇、甘露醇、山梨醇、半乳糖醇、巖藻糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇、異麥芽酮糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇、麥芽三糖醇、麥芽四糖醇、聚葡萄糖醇等。聚亞烷基二醇的實例可包括但不限於聚乙二醇、聚丙二醇或聚(四亞甲基醚)二醇等。
例如,所加入的多元醇試劑可以包括甘油、乙二醇、丙二醇(1,2-丙二醇)、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、季戊四醇、糖醇、聚乙二醇、聚丙二醇或聚(四亞甲基醚)二醇中的一種或多種。
在各個實施方案中,所加入的環狀環氧烷可包括環氧乙烷或環氧丙烷中的一種或多種。
在一些實施方案中,該方法還可以包括熱解生物質以提供生物油原料。生物質可以包括例如木質素、纖維素或木質纖維素或其混合物。
在另一個實施方案中,提供了用於形成聚酯或聚氨酯的多元醇生物油產物。多元醇生物油產物可以通過方法製備。該方法可包括在反應混合物中提供生物油原料。反應混合物可以包括多個活性氧基團。生物油原料可以包括多個活性氧基團的至少一部分。該方法還可以包括使反應混合物中的生物油原料反應以形成多元醇生物油產物。多元醇生物油產物可以包括多個官能團,包括通過使反應混合物中的生物油原料反應形成的碳-氧鍵。多元醇生物油產物可以包括多個游離羥基。
在各個實施方案中,可以提供用於產生聚合物組合物的方法。用於產生聚合物組合物的方法可以包括提供多元醇生物油產物。用於產生聚合物組合物的方法可以包括進行聚酯或聚氨酯聚合以形成聚合物組合物。聚酯或聚氨酯聚合可包括使作為試劑的多元醇生物油與一種或多種單體或交聯劑反應。聚合物組合物可以共價結合多元醇生物油產物的至少一部分。
在若干實施方案中,所述一種或多種單體或交聯劑可以包括環狀環氧烷、多羧酸酯試劑和多元醇試劑中的至少一種。使多元醇生物油產物與一種或多種單體或交聯劑反應可以形成包括聚酯的聚合物組合物。
在各個實施方案中,用於產生聚合物組合物的方法還可以包括加入聚酯聚合催化劑。聚酯聚合催化劑可有助於使多元醇生物油產物與一種或多種單體或交聯劑反應以形成聚合物組合物。合適的聚酯催化劑可包括例如三氧化銻、三乙酸銻、鹼金屬氫氧化物例如氫氧化鉀、低聚鋁氧烷等。進一步交聯可以用有機過氧化物催化劑(例如,甲乙酮過氧化物、過氧化苯甲醯等)獲得。基於汞、鉛、錫、鉍和鋅的金屬化合物可以適合作為聚酯催化劑,例如,羧酸汞、羧酸鉍、羧酸鋅、羧酸烷基錫(例如,草酸錫(II))、氧化物和硫醇鹽等。
在一些實施方案中,一種或多種單體或交聯劑可包括聚異氰酸酯。使多元醇生物油產物與一種或多種單體或交聯劑反應可以形成包括聚氨酯的聚合物組合物。合適的聚異氰酸酯可包括但不限於甲苯二異氰酸酯、亞甲基二苯基二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1-異氰酸根合-3-異氰酸根合甲基-3,5,5-三甲基-環己烷、4,4′-二異氰酸根合-二環己基甲烷等。
在若干實施方案中,用於產生聚合物組合物的方法還可以包括加入聚氨酯聚合催化劑以使多元醇生物油產物與一種或多種單體或交聯劑反應以形成聚合物組合物。合適的聚氨酯催化劑可以包括但不限於胺化合物和金屬絡合物。合適的胺催化劑可以包括但不限於叔胺,例如三亞乙基二胺、二甲基環己胺、二甲基乙醇胺等。基於汞、鉛、錫、鉍和鋅的金屬化合物可以適合作為聚氨酯催化劑,例如羧酸汞、羧酸鉍、羧酸鋅、羧酸烷基錫(例如,草酸錫(II))、氧化物和硫醇鹽等。
在各個實施方案中,提供了聚合物組合物。聚合物組合物可以包括聚酯或聚氨酯中的一種或多種。聚酯或聚氨酯可以共價結合多元醇生物油產物。在各個實施方案中,可以根據本文所述的任何主題提供多元醇生物油產物。在若干實施方案中,聚合物組合物可以根據本文所述的任何主題製備。
在另一個實施方案中,提供了聚合物組合物。聚合物組合物可以包括聚酯或聚氨酯中的一種或多種。聚酯或聚氨酯可以共價結合多元醇生物油產物。多元醇生物油產物可以根據本文所述的任何主題提供。聚合物組合物可以根據本文所述的任何主題製備。
實施例
實施例1A-催化生物油的改性產生催化中間體生物油多元醇
在約1.16g草酸錫(II)存在下,使約1723.3g(克)催化產生的生物油與約181.65g甘油反應。將反應在約225℃加熱4小時。將反應保持40分鐘,此後加入0.25標準立方英尺/小時(SCFH)的氬氣頂部空間流1小時。將材料倒入矽氧烷模具中,冷卻並破碎,得到呈玻璃狀固體的中間體生物油多元醇。
實施例1B-催化中間體生物油多元醇的烷氧基化產生烷氧基化的催化生物油多元醇
通過合併約900.17g實施例1A的中間體生物油多元醇、約600g環氧丙烷和約10.85g氫氧化鉀,在高壓釜反應器中形成反應混合物。將反應混合物在高壓釜中在約200psi氬氣下攪拌1小時。然後將高壓釜反應器在約130℃和約450psi的壓力下加熱,將反應混合物再攪拌4小時。將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自呈粘性粘稠液體的催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇。
實施例2A-非催化生物油的改性產生非催化中間體生物油多元醇
在約10.02g草酸錫(II)存在下,使約1665.50g非催化產生的生物油與約183.96g甘油反應。將反應在約225℃加熱約4小時。將反應保持約40分鐘,然後加入0.25SCFH的氬氣頂部空間流約1小時。將材料倒入有聚四氟乙稀內襯的模具中,得到衍生自非催化產生的生物油的中間體生物油多元醇。中間體生物油多元醇是玻璃狀固體。
實施例2B-非催化中間體生物油多元醇的烷氧基化產生烷氧基化的非催化生物油多元醇
通過合併約1632.40g實施例2A的中間體生物油多元醇、約1074.82g環氧丙烷和約13.60g氫氧化鉀,在高壓釜反應器中形成反應混合物。將反應混合物置於約5psi下。將高壓釜反應器在約130℃下加熱,攪拌,且在4小時的反應時間內產生約160psi的壓力。將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自粘性粘稠液體形式的非催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇。
實施例3A--使用常規石油多元醇形成對照泡沫
通過合併以下物質形成可發泡反應混合物:約50份石油多元醇(SG 360,Huntsman,Auburn Hills,MI)、約2.25份水、約2份矽氧烷表面活性劑(DC 193,Air Products,Allentown,PA;作為用於常規硬質聚氨酯泡沫的工業標準矽氧烷表面活性劑銷售)、約0.5份67%二丙二醇中的33%三亞乙基二胺(33-LV,Air Products,Allentown,PA;用於促進聚氨酯(多元醇異氰酸酯)反應的季胺催化劑)、約0.16份30重量%二丙二醇中的70%雙(2-二甲基氨基乙基)醚(NIAX*TM A1,Momentive Performance Materials Inc.,Columbus OH;用於形成聚氨酯泡沫的活性胺)和約82.55份含4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯的異構體和低聚物(M20S,BASF,Florham Park,NJ,氨基甲酸酯形成試劑)。除了最後加入的4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯外,同時合併反應混合物的組分。使包含50份石油多元醇的可發泡反應混合物在環境溫度下反應,形成聚氨酯泡沫組合物,所述聚氨酯泡沫組合物的特徵在於密度為1.99g/cm3,最大負荷(psi)為111.0±9.9。另參見圖3中的表300,第303列。
實施例3B-使用催化衍生的烷氧基化生物油形成的泡沫代替50%的常規石油多元醇
使用25份衍生自催化產生的生物油的實施例1B的烷氧基化生物油多元醇形成可發泡反應混合物。另向反應混合物中加入約25份石油多元醇、約2.25份水、約2份矽氧烷表面活性劑(DC193,Air Products,Allentown,PA)、約0.5份67%二丙二醇中的33%三亞乙基二胺(33-LV,Air Products,Allentown,PA)、約0.16份30重量%二丙二醇中的70%雙(2-二甲基氨基乙基)醚在中(NIAX*TM A1,Momentive Performance Materials Inc.,Columbus OH)和約78.87份含4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯的異構體和低聚物(M20S,BASF,Florham Park,NJ)。除了最後加入的4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯外,同時合併反應混合物的組分。使混合物在環境溫度下反應以形成聚氨酯泡沫組合物,所述聚氨酯泡沫組合物的特徵在於密度為1.88g/cm3,最大負荷(psi)為111.0±9.9。另參見圖3中的表300,第302列。與實施例3A相比,本實施例表示用衍生自催化產生的生物油的實施例1B的烷氧基化生物油多元醇代替約50%的石油多元醇。
實施例3C:使用非催化衍生的烷氧基化生物油形成的泡沫代替50%的常規石油多元醇
使用25份衍生自催化產生的生物油的實施例2B的烷氧基化生物油多元醇形成可發泡反應混合物。另向反應混合物加入約25份石油多元醇、約2.25份水、約2份矽氧烷表面活性劑(DC193,Air Products,Allentown,PA)、約0.5份67%二丙二醇中的33%三亞乙基二胺(33-LV,Air Products,Allentown,PA)中、約0.16份30重量%的二丙二醇中的70%雙(2-二甲基氨基乙基)醚(N1AX*TM A1,Momentive Performance Materials Inc.,Columbus OH)和約78.87份含4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯的異構體和低聚物(M20S,BASF,Florham Park,NJ)。除了最後加入的4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯以外,同時合併反應混合物的組分。使混合物在環境溫度下反應以形成聚氨酯泡沫組合物,聚氨酯泡沫組合物的特徵在於密度為2.13g/cm3,最大負載(psi)為134.0±16.4。另參見圖3中的表300,第302列。與實施例3A相比,本實施例表示用衍生自非催化產生的生物油的實施例1B的烷氧基化生物油多元醇代替約50%的石油多元醇。
實施例4A-催化生物油的改性產生催化中間體生物油多元醇;烷氧基化產生烷氧基化催化生物油多元醇
圖6A是概述實施例4A中所述的示例性方法600A的流程圖。將試劑(602A)在反應器中合併,包括約120.67g催化產生的生物油、約12.71g甘油和約0.08g草酸錫(II)。合併的試劑(604A)通過在約225℃下加熱反應器約2.5小時。將反應在0.25SCFH氬氣頂空氣流下保持1小時。對來自反應(604A)的蒸汽進行(620A)冷凝和(622A)分離以提供約1.24g水和約36.36g有機餾出物。將反應(604A)冷卻並分離出約90.52g催化中間體生物油多元醇。將約53.3g環氧丙烷、約0.41g氫氧化鉀和約80.03g來自(604A)的催化中間體生物油多元醇(606A)在攪拌釜反應器中合併。合併的試劑(608A)在攪拌釜反應器中在約130℃和約200-400psi氬氣下反應約4小時。冷卻後,分離約130.96g烷氧基化催化生物油多元醇。
實施例4B-非催化生物油的改性產生非催化中間體生物油多元醇;烷氧基化產生烷氧基化非催化生物油多元醇
圖6B是概述實施例4B中描述的示例性方法600B的流程圖。將試劑(602B)在反應器中合併,包括125.61g溼的非催化產生的生物油、約22.36g甘油和約0.08g草酸錫(II)。合併的試劑(604B)通過在約225℃下加熱反應器2.5小時反應,然後在0.25標準立方英尺/小時(SCFH)的氬氣頂部空間流下保持反應1小時。對從來自反應(604B)的蒸氣進行(620B)冷凝和(622B)分離以提供約45.28g的水和約2.13g的有機餾出物。冷卻反應(604B),分離出約84.87g非催化中間體生物油多元醇。將約53.3g環氧丙烷、約0.41g氫氧化鉀和來自(604B)的約80.07g的催化中間體生物油多元醇在攪拌釜反應器中合併(606B)。合併的試劑(608B)在攪拌釜反應器中在約130℃和約200-400psi氬氣下反應約4小時。冷卻後,分離約130.43g烷氧基化非催化生物油多元醇。
實施例5-催化中間體生物油多元醇的烷氧基化產生烷氧基化的催化生物油多元醇
通過合併約2105.38g實施例2A的中間體生物油多元醇和約17.63g氫氧化鉀在高壓釜反應器中形成反應混合物。將反應混合物在約140℃下加熱,然後在用氬氣衝洗後在高壓釜中攪拌。使用劑量計加入約1386.22g環氧丙烷,以維持小於50psi的壓力。在加入環氧丙烷之後,將反應器在140℃下保持4小時。將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自非催化產生的生物油的粘性粘稠液體形式的烷氧基化生物油多元醇。
實施例6A-催化生物油的改性產生催化中間體生物油多元醇
在約0.04g草酸錫(II)存在下,使約60.93g催化產生的生物油與其自身反應。將反應在約225℃加熱4小時。然後將反應保持40分鐘,此後加入0.25標準立方英尺/小時(SCFH)的氬氣頂部空間流1小時。將材料倒入矽氧烷模具中,一旦冷卻就破裂,得到呈玻璃狀固體的中間體生物油多元醇。
實施例6B-催化中間體生物油多元醇的烷氧基化產生烷氧基化的催化生物油多元醇
通過合併約19.97g實施例6A的中間體生物油多元醇、約13.39g環氧丙烷和約0.13g氫氧化鉀在高壓釜反應器中形成反應混合物。將反應混合物在高壓釜中在約200psi氬氣下攪拌1小時。然後將高壓釜反應器在約130℃和約450psi的壓力下加熱,將反應混合物再攪拌4小時。將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自催化產生的生物油的呈粘性粘稠液體的烷氧基化生物油多元醇。
實施例7A-催化中間體生物油多元醇的烷氧基化產生烷氧基化的催化生物油多元醇
通過合併約60.30g實施例1A的中間體生物油多元醇、約9.08g蔗糖、約10.62g甘油、約139.97g環氧丙烷和約0.33g氫氧化鉀在高壓釜反應器中形成反應混合物。將反應混合物在高壓釜中在約200psi氬氣下攪拌1小時。然後將高壓釜反應器在約130℃和約450psi的壓力下加熱,將反應混合物再攪拌4小時。將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自催化產生的生物油的液體烷氧基化生物油多元醇。
實施例7B-烷氧基化的催化生物油多元醇是剛性泡沫中的石油多元醇的100%替代物
使用50份衍生自實施例7A的催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇形成可發泡反應混合物。另向反應混合物中加入約2.25份水、約2份矽氧烷表面活性劑(DC193,Air Products,Allentown,PA)、約0.5份67%二丙二醇中的33%三亞乙基二胺(33-LV,Air Products,Allentown,PA)、約0.16份30重量%二丙二醇中的70%雙(2-二甲基氨基乙基)醚(NIAX*TM A1,Momentive Performance Materials Inc.,Columbus OH)中和約80.15份含有4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯的異構體和低聚物(M20S,BASF,Florham Park,NJ)。除了最後加入的4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯外,同時合併反應混合物的組分。另參見圖3中的表300,第302列。與實施例3A相比,本實施例表示用衍生自催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇代替約100%的石油多元醇。
實施例8A-非催化生物油的改性產生非催化中間體生物油多元醇
在約0.73g草酸錫(II)存在下,使約957.87g非催化產生的生物油與約359.07g甘油反應。將反應在約225℃加熱4小時。然後將反應保持40分鐘,此後加入0.25標準立方英尺/小時(SCFH)的氬氣頂部空間流1小時。將材料倒入廣口瓶中,得到呈粘稠液體的中間體非催化生物油多元醇。
實施例8B-非催化中間體生物油多元醇的烷氧基化產生烷氧基化的催化生物油多元醇
通過合併約457.50g實施例8A的中間體生物油多元醇、約32.84g蔗糖、約600.91g環氧丙烷和約3.21g氫氧化鉀,在高壓釜反應器中形成反應混合物。將反應混合物在高壓釜中在約180psi氬氣下攪拌1小時。然後將高壓釜反應器在約130℃下加熱,將反應混合物再攪拌4小時。將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自非催化產生的生物油的呈粘稠液體的烷氧基化生物油多元醇。
實施例8C-烷氧基化的非催化生物油多元醇是剛性泡沫中的石油多元醇的100%替代物
使用50份衍生自實施例8B的非催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇形成可發泡反應混合物。另向反應混合物加入約2.25份水、約2份矽氧烷表面活性劑(DC193,Air Products,Allentown,PA)、約0.5份67%二丙二醇中的33%三亞乙基二胺(33-LV,Air products,Allentown,PA)、約0.16份30重量%二丙二醇中的70%雙(2-二甲基氨基乙基)醚(NIAX*TM A1,Momentive Performance Materials Inc.,Columbus OH)中和約78.70份含4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯的異構體和低聚物(M20S,BASF,Florham Park,NJ)。除了最後加入的4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯外,同時合併反應混合物的組分。使混合物在環境溫度下反應以形成聚氨酯泡沫組合物,聚氨酯泡沫組合物的特徵在於密度為1.93g/cm3,最大負荷(psi)為119.0±13.4。另參見圖3中的表300,第302列。與實施例3A相比,本實施例表示用衍生自非催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇代替約100%的石油多元醇。
預測實施例9A-中間體生物油多元醇的形成
中間體多元醇可以通過使生物油例如催化生物油與其本身或與另一種多元醇反應來製備。例如,可以合併催化生物油的樣品以形成具有約0重量%至約33重量%的試劑多元醇,例如約12重量%的甘油的反應混合物。可以向反應混合物中加入催化劑,例如約0.01重量%至約5重量%,例如約0.05重量%的草酸錫(II)。反應混合物和催化劑可在氬氣流下在約140℃下攪拌和加熱。可以使反應混合物反應,直到酸值達到小於每克當量約3毫克氫氧化鉀。所得材料可趁熱倒入矽氧烷模具中。所得材料可以在模具中冷卻至環境溫度,並且可以研磨以形成研磨的中間體多元醇。
實施例10-烷氧基化生物油的製備
通過合併將約60.30g實施例1A的中間體生物油多元醇、約9.08g蔗糖、約4.82g甘油、約139.97g環氧丙烷和約0.33g氫氧化鉀在高壓釜反應器中形成反應混合物。將反應混合物在高壓釜中在約200psi氬氣下攪拌1小時。然後將高壓釜反應器在約130℃和約450psi的壓力下加熱,將反應混合物再攪拌4小時。將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自呈液體的催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇。
實施例11-中間體生物油多元醇的產生
在約0.10g草酸錫(II)存在下,使約150.30g催化產生的生物油與約50.39g甘油反應。經4小時將反應物加熱至約225℃。將反應保持1小時,此後加入0.25SCFH的氬氣頂部空間流1小時。將材料倒入矽氧烷模具中,冷卻,並轉移至廣口瓶中,得到呈太妃糖狀物質的中間體生物油多元醇。
實施例12-烷氧基化生物油多元醇的產生
通過合併約40.95g實施例11的中間體生物油多元醇、約5.76g蔗糖、約79.16g環氧丙烷和約0.12g氫氧化鉀在高壓釜反應器中形成反應混合物。將反應混合物在高壓釜中在約200psi氬氣下攪拌1小時。然後將高壓釜反應器在約130℃和約450psi的壓力下加熱,將反應混合物再攪拌4小時。將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自呈液體的催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇。
實施例13-中間體生物油多元醇的產生
在約0.73g草酸錫(II)存在下,使約957.87g非催化產生的生物油與約357.07g甘油反應。經4小時將反應加熱至約225℃。將反應保持1小時,此後加入0.25SFCH的氬氣頂部空間流1小時。將材料倒入廣口瓶中,得到呈太妃糖狀物質的中間體生物油多元醇。
實施例14:烷氧基化生物油多元醇的產生
通過合併約457.50g實施例13的中間體生物油多元醇、約32.84g蔗糖、約600.91g環氧丙烷和約3.21g氫氧化鉀在高壓釜反應器中形成反應混合物。將反應混合物在高壓釜中在約180psi氬氣下攪拌1小時。然後將高壓釜反應器在約130℃下加熱,將反應混合物再攪拌4小時。將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自呈液體的非催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇。
實施例15-中間體生物油多元醇的產生
在約0.78g草酸錫(II)存在下,使約1569.50g非催化產生的生物油(包括水和油層)與約301.45g甘油反應。經9小時將反應加熱至約225℃。將反應保持1小時,此後加入0.25SCFH的氬氣頂部空間流1小時。將材料傾倒入廣口瓶中,得到呈太妃糖狀物質的中間體生物油多元醇。
實施例16-烷氧基化生物油多元醇的產生
通過合併約549.76g實施例15的中間體生物油多元醇、約674.00g環氧丙烷和約3.34g氫氧化鉀在高壓釜反應器中形成反應混合物。在高壓釜中在約5psi下將反應混合物加熱至50℃,然後攪拌10分鐘。然後將高壓釜反應器加熱至約130℃,將反應混合物再攪拌4小時。將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自呈液體的非催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇。
實施例17-中間體生物油多元醇的產生
在約0.82g草酸錫(II)存在下,使約1569.43g非催化產生的生物油(包括水和油層)與約300.70g甘油反應。經9小時將反應加熱至約225℃。將反應保持1小時,此後加入0.25SCFH的氬氣頂部空間流1小時。將材料傾倒入廣口瓶中,得到呈太妃糖狀物質的中間體生物油多元醇。
實施例18-烷氧基化生物油多元醇的產生
通過合併約550.06g實施例17的中間體生物油多元醇、約443.84g環氧丙烷和約3.00g氫氧化鉀,在高壓釜反應器中形成反應混合物。將反應混合物在高壓釜中在約5psi的壓力下加熱至50℃,然後攪拌10分鐘。然後將高壓釜反應器加熱至約130℃,將反應混合物再攪拌4小時。將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自呈粘稠液體的非催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇。
預測實施例19-在單鍋反應中產生中間體和最終多元醇
可在約0.82g草酸錫(II)存在下,使約1569.43g非催化產生的生物油(包括水和油層)與約300.70g甘油反應。可以經9小時將反應加熱至約225℃。反應可以保持60分鐘,此後可以加入0.25標準立方英尺/小時(SCFH)的氬氣頂部空間流1小時。然後可將反應混合物冷卻至130℃,並邊攪拌邊加入約6.03g氫氧化鉀。然後可以通過泵緩慢地遞送約1201.43g環氧丙烷,以保持所需的反應器壓力。一旦完成加入,可以維持反應溫度直到反應完成。然後可將反應混合物冷卻至環境溫度,得到衍生自呈粘稠液體的非催化產生的生物油的烷氧基化生物油多元醇。
實施例20A:提供了木質素含量(「ESP」)高的生物油原料的樣品。將約73.20克的生物油原料與約6.28克的2-甲基-1,3-丙二醇和約0.04克的草酸錫(II)催化劑混合以形成反應混合物。將反應混合物在高壓釜中在約140℃在氬氣流下攪拌。使反應混合物反應,直到酸值達到每克當量約2.62毫克氫氧化鉀。將所得材料趁熱倒入矽氧烷模具中。一旦冷卻至環境溫度,將所得多元醇生物油產物研磨並放入廣口瓶中。研磨的多元醇生物油產物的特徵在於羥值為237.4。
實施例20B:然後通過用不同量的如圖7的表700中所述的研磨多元醇生物油產物代替標準石油基多元醇將實施例20A的研磨的多元醇生物油產物形成剛性泡沫。從圖7的表700中可以看出,使用研磨的多元醇生物油產物導致高泡沫密度和高泡沫負荷性質。
實施例21A:提供了木質素含量(「ESP」)高的生物油原料的樣品。使約133.29克的生物油原料與16.98克的2-甲基-1,3-丙二醇和0.07克的草酸錫(II)反應以形成反應混合物。將反應混合物在高壓釜中在約140℃在氬氣流下攪拌。使反應混合物反應,直到酸值達到每克當量約2.15毫克氫氧化鉀。將所得材料趁熱倒入矽氧烷模具中。一旦冷卻至環境溫度,所得產物為軟的半固體多元醇生物油產物。軟的半固體多元醇生物油產物的特徵在於羥值為278.2。
實施例21B:將約15克實施例21A的多元醇與約3.88克環氧丙烷和約0.11克氫氧化鉀作為催化劑合併以形成反應混合物。使反應混合物在高壓釜中在約100磅/平方英寸氬氣下在約130℃下反應約3.5小時。所得粘性多元醇/聚酯組合物的特徵在於酸值小於每克當量約1毫克氫氧化鉀。
實施例22A:提供了木質素含量(「ESP」)高的生物油原料的樣品。將約120.01克生物油原料與約9.37克甘油和約0.07克草酸錫(II)催化劑混合以形成反應混合物。將反應混合物在高壓釜中在約140℃在氬氣流下攪拌。使反應混合物反應直到酸值達到每克當量約3.68毫克氫氧化鉀。所得多元醇生物油產物是固體,其特徵在於熔融溫度剛好高於環境溫度。所得多元醇生物油產物的特徵在於羥值為約267。
實施例22B將約15克實施例22A的多元醇生物油產物與約2.94克環氧乙烷和約0.11克氫氧化鉀作為催化劑合併以形成反應混合物。反應混合物可以在高壓釜中在約100磅/平方英寸氬氣下在約130℃下反應約3.5小時。所得多元醇/聚酯組合物的特徵在於酸值小於每克當量約1毫克氫氧化鉀。
實施例23:可以獲得實施例20A、21A和22A的每種所得多元醇生物油產物或實施例21B和22B的多元醇/聚酯組合物的樣品。這些樣品中的每一種均可以獨立地與聚異氰酸酯例如甲苯二異氰酸酯和任選地催化劑例如草酸錫(II)接觸以形成聚氨酯形成反應混合物。可以使反應混合物在合適的條件下反應,例如在約環境溫度至約140℃加熱5分鐘至5小時。在冷卻時可以獲得所得聚氨酯產物組合物。
實施例24:可觀察到實施例20A、21A和22A的每種所得多元醇生物油產物的樣品是有色的。實施例20A、21A和22A的每種所得多元醇生物油產物的樣品可以獨立地與合適的溶劑例如四氫呋喃或醇接觸,以形成相應的多元醇生物油產物溶液。相應的多元醇生物油產物或其溶液可以獨立地脫色,例如通過使相應的產物或溶液與脫色碳接觸,攪拌一段時間,過濾以除去脫色碳(且除去合適的溶劑,如果存在的話)以留下相應的脫色多元醇生物油產物。
實施例25:在烷氧基化(用丙二醇或環氧丙烷)之前,對實施例中間體生物油多元醇的樣品進行凝膠滲透色譜,如圖8的圖800所示。還對丙氧基化生物油多元醇的樣品進行凝膠滲透色譜,如圖9的圖900所示。圖800顯示從約34分鐘開始的保留時間。圖900顯示從約29分鐘開始的保留時間。從圖800至圖900的保留時間的減少表明在從中間體生物油多元醇到示例性丙氧基化生物油多元醇的分子量增加。還觀察到中間體生物油多元醇在攝取丙氧基形成丙氧基化生物油多元醇時的重量增加。丙氧基化可以對應於從中間體生物油多元醇到丙氧基化生物油多元醇的聚合物結構的變化。觀察到丙氧基化導致從中間體生物油多元醇到丙氧基化生物油多元醇的粘度降低。觀察到丙氧基化導致在從中間體生物油多元醇到丙氧基化生物油多元醇的過程中游離羥基減少。
就說明書或權利要求書中使用的術語「包括」或「包括」而言,其意圖以類似於術語「包括」的方式是包含性的,如同該術語在用作權利要求中的過渡詞時所解釋的。此外,就使用術語「或」(例如,A或B)而言,其旨在表示「A或B或兩者」。當申請人意圖指示「僅A或B而不是兩者」時,則將採用術語「僅A或B而不是兩者」。因此,本文中術語「或」的使用是包括性的,而不是排他性的使用。參見Bryan A.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(第2版.1995)。此外,就說明書或權利要求書中使用的術語「在...中」或「到...」而言,意圖另外意指「在...上」或「到...上」。就說明書或權利要求書中使用術語「選擇性地」而言,意圖指代組件的狀況,其中裝置的用戶可以根據需要激活或去激活組件的特徵或功能,期望在裝置的使用中。就在說明書或權利要求中使用術語「可操作地連接」而言,其意圖表示所識別的組件以某種方式連接以執行指定的功能。就在說明書或權利要求書中使用術語「基本上」而言,其意圖表示所識別的組分具有以在本發明工業中可接受的誤差程度指示的關係或質量。
如說明書和權利要求書中所使用的,單數形式「一個」、「一種」和「所述/該」包括複數,除非明確指定單數。例如,提及「化合物」可以包括兩種或更多種化合物的混合物,以及單一化合物。
本文所用術語「約」與數字結合意圖包括數字的±10%。換句話說,「約10」可以意指9至11。
如本文所使用的,術語「任選的」和「任選地」是指隨後描述的情況可以發生或可以不發生,使得描述包括情況發生的場合和不發生的場合。
另外,在本公開的特徵或方面以馬庫什組的方式描述的情況下,本領域技術人員將認識到,因此也根據馬庫什組的任何單個成員或成員亞組來描述本公開。如本領域技術人員將理解的,出於任何和所有目的,例如在提供書面描述方面,本文公開的所有範圍還包括任何和所有可能的子範圍及其子範圍的組合。任何列出的範圍可以容易地被認為是充分地描述和使得相同的範圍被分解為至少相等的一半、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作為非限制性示例,本文所討論的每個範圍可以容易地分解成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。本領域技術人員還將理解,諸如「至多」、「至少」、「大於」、「小於」的所有語言包括所列舉的數值,並且是指可以隨後分解為上述子範圍的範圍。最後,如本領域技術人員將理解的,範圍包括每個單獨的成員。例如,具有1至3個單元的組是指具有1、2或3個單元的組。類似地,具有1至5個單元的組是指具有1、2、3、4或5個單元等的組。雖然本文公開了各種方面和實施例,但是其他方面和實施例對於本領域技術人員將是顯而易見的。
如上所述,儘管已通過對其實施例的描述說明了本申請,並且儘管已經相當詳細地描述了實施例,但是申請人的目的不是限制或以任何方式將所附權利要求書的範圍限制為這樣的細節。得益於本申請,其他優點和修改對於本領域技術人員而言將是顯而易見的。因此,在其更廣泛的方面,本申請不限於具體細節、所示的說明性實施例或所提及的任何裝置。在不脫離本發明總體構思的精神或範圍的情況下,可以從這些細節、示例和裝置進行偏離。
本文所用的「取代的」是指如下定義的有機基團(例如,烷基),其中與其中所含氫原子的一個或多個鍵可以被與非氫或非碳原子的鍵替換。經取代的基團還包括其中與碳或氫原子的一個或多個鍵可以被一個或多個鍵(包括雙鍵或三鍵)替換為雜原子的基團。除非另有說明,否則取代基可以被一個或多個取代基取代。在一些實施方案中,取代基可以被1、2、3、4、5或6個取代基取代。取代基的實例包括:滷素(F、Cl、Br和I)、羥基、烷氧基、烯氧基、芳氧基、芳烷氧基、雜環氧基和雜環基烷氧基、羰基(氧代)、羧基、酯、聚氨酯、肟、羥胺、烷氧基胺、芳烷氧基胺、硫醇、硫化物、亞碸、碸、磺醯基、磺醯胺、胺、N-氧化物、肼、醯肼、腙、疊氮化物、醯胺、脲、脒、胍、烯胺、亞胺、異氰酸酯、異硫氰酸酯、氰酸鹽、硫氰酸鹽、亞胺、硝基或腈。「全」取代的化合物或基團是具有所有或基本上所有可取代的位置被所示取代基取代的化合物或基團。例如,1,6-二碘全氟己烷表示式C6F12I2的化合物,其中所有可取代的氫已經被氟原子取代。
經取代的環基團例如經取代的環烷基、芳基、雜環基和雜芳基還包括環和環系統,其中與氫原子的鍵可以被與碳原子的鍵替代。經取代的環烷基、芳基、雜環基和雜芳基也可以被如下定義的經取代或未經取代的烷基、烯基和炔基取代。
烷基包括具有1至12個碳原子、通常為1至10個碳或在一些實例中為1至8個、1至6個或1至4個碳原子的直鏈和支鏈烷基。直鏈烷基的實例包括例如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基和正辛基的基團。支鏈烷基的實例包括但不限於異丙基、異丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基、異戊基和2,2-二甲基丙基。代表性的經取代的烷基可以被如上所列的那些取代基取代一次或多次,包括但不限於滷代烷基(例如,三氟甲基)、羥基烷基、硫代烷基、氨基烷基、烷基氨基烷基、二烷基氨基烷基、烷氧基烷基或羧基烷基。
環烷基包括在環中具有3至12個碳原子的單環、雙環或三環烷基,或在一些實施方案中,具有3至10個、3至8個或3至4個、5個或6個碳原子。示例性的單環環烷基包括但不限於環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基和環辛基。在一些實施方案中,環烷基具有3至8個環成員,而在另一些實施方案中,環碳原子的數目為3至5、3至6或3至7。雙環和三環系統包括橋環烷基和稠環,例如但不限於雙環[2.1.1]己烷、金剛烷基或萘烷基。經取代的環烷基可以被如上定義的非氫和非碳基團取代一次或多次。然而,經取代的環烷基還包括可以被如上定義的直鏈或支鏈烷基取代的環。代表性的經取代的環烷基可以是單取代的或多於一次取代的,例如但不限於2,2-、2,3-、2,4-、2,5-或2,6-二取代的環己基,其可以被如上所列的取代基取代。
芳基可以是不合雜原子的環狀芳族烴。本文的芳基包括單環、雙環和三環系統。芳基包括但不限於苯基、薁基、庚搭烯基、聯苯基、芴基、菲基、蒽基、茚基、茚滿基、並環戊二烯基和萘基。在一些實施方案中,芳基在所述基團的環部分中含有6至14個碳,並且在其它實施方案中包含6至12或甚至6至10個碳原子。在一些實施方案中,芳基可以是苯基或萘基。儘管短語「芳基」可以包括含稠環的基團,例如稠合的芳族-脂族環體系(例如,茚滿基或四氫萘基),「芳基」不包括具有結合到環成員之一的其它基團(例如,烷基或滷素基團)的芳基。相反,諸如甲苯基的基團可以指經取代的芳基。代表性的經取代的芳基可以是單取代的或多於一次取代的。例如,單取代的芳基包括但不限於2-、3-、4-、5-或6-取代的苯基或萘基,其可以被諸如上述取代基取代。
芳烷基可以是如上定義的烷基,其中烷基的氫或碳鍵可以被與如上定義的芳基的鍵替代。在一些實施方案中,芳烷基含有7至16個碳原子、7至14個碳原子或7至10個碳原子。經取代的芳烷基可以在該基團的烷基、芳基或者烷基和芳基部分兩者上被取代。代表性的芳烷基包括但不限於苄基和苯乙基以及稠合(環烷基芳基)烷基,例如4-茚基乙基。經取代的芳烷基可以用如上所列的取代基取代一次或多次。
本技術的化合物中具有兩個或更多個連接點(例如,二價、三價或多價)的本文所述的基團可以通過使用後綴「亞基(ene)」來指定。例如,二價烷基可以是亞烷基,二價芳基可以是亞芳基,二價雜芳基可以是雜亞芳基等。特別地,某些聚合物可以通過使用後綴「亞基」連同描述聚合物重複單元的術語來描述。
烷氧基可以是羥基(-OH),其中與氫原子的鍵可以被與如上定義的取代或未取代的烷基的碳原子的鍵替代。直鏈烷氧基的實例包括但不限於甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基或己氧基。支鏈烷氧基的實例包括但不限於異丙氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、異戊氧基或異己氧基。環烷氧基的實例包括但不限於環丙氧基、環丁氧基、環戊氧基或環己氧基。代表性的取代的烷氧基可以用如上所列的那些取代基取代一次或多次。
本文所用的術語「胺」(或「氨基」)是指NR5R6基團,其中R5和R6可以獨立地為如本文所定義的氫或取代或未取代的烷基、烯基、炔基、環烷基、芳基、芳烷基、雜環烷基或雜環基。在一些實施方案中,胺可以是烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基或烷基芳基氨基。在其它實施方案中,胺可以是NH2、甲基氨基、二甲基氨基、乙基氨基、二乙基氨基、丙基氨基、異丙基氨基、苯基氨基或苄基氨基。術語「烷基氨基」可以定義為NR7R8,其中R7和R8中的至少一個可以是烷基,另一個可以是烷基或氫。術語「芳基氨基」可以定義為NR9R10,其中R9和R10中的至少一個可以是芳基,另一個可以是芳基或氫。
本文所用的術語「滷素」或「滷代」是指溴、氯、氟或碘。在一些實施方案中,滷素可以是氟。在其它實施方案中,滷素可以是氯或溴。
本文公開的各個方面和實施方案是為了說明的目的,而不意圖為限制性的,真正的範圍和精神由所附權利要求指示。