环境友好的聚结剂的制作方法
【专利摘要】组合物可包含基料；具有以下通式的聚结剂，其中Z为C1-C10，其中X为–H且Y为=O或者X为=O且Y为–H或–CH3，且其中R1和R2可独立地选择且包含C1-C12或其衍生物；和溶剂。该组合物可用于产品如漆、涂料、粘合剂、油墨、调色剂、密封剂、着色剂、釉料、地毯背衬和底漆中。
【专利说明】环境友好的聚结剂
[0001]背景
[0002]本发明涉及可用于多种应用中的漆、涂料、粘合剂等的聚结剂，所述应用包括但不限于地毯背衬、工业涂料、建筑涂料、外部绝缘涂装系统、路标漆、屋顶涂料、航空漆(craftpaint)、纸涂料和纤维涂料。
[0003]涂料组合物用于多种应用，通常用于表面的装饰或保护。涂料组合物包含保持在液体溶剂中的基料，通常是乳液聚合物(例如胶乳)。当施涂涂料组合物时，溶剂蒸发且基料硬化成机械刚性状态，同时粘合颜料、填料和其它添加剂。
[0004]由于环境顾虑，尤其向降低漆、染色剂和其它涂料组合物中挥发性有机化合物(VOC)的量的方向变化。然而，涂料组合物的一些理想性能如耐久性、不透明度和干燥速度会因那些组合物中不存在VOC而受到负面影响。一些公司目前正在研究制备具有低VOC含量的涂料组合物的配制剂和方法以满足新发展的规则，同时保持最终产物中良好的物理性倉泛。
[0005]漆中VOC的主要来源为聚结剂。聚结剂充当溶剂以及聚合物颗粒的增塑剂并有助于将典型水基配制剂施涂于表面上并使其干燥以后由该配制剂中的分散的聚合物相形成连贯膜。理想的聚结剂容许许多不同类型的聚合物基料体系快速且在宽的施涂温度范围下形成膜，满足关于VOC排放的规则标准，并容许涂膜在施涂以后立即发展出有用的物理性倉泛。
[0006]由于政府建立了规章，所述规章设定了可释放到大气中的VOC量的指南，需要可用于涂料组合物中使得理想的性能如稳定性、相容性和成膜能力在施涂的涂层中不受损害的低VOC聚结剂。另外，由可再生来源如谷粒和玉米制备的具有这些特征的聚结剂会是更有利的，因为社会减少石油消 耗。
【发明内容】
[0007]本发明涉及可用于多种应用中的漆、涂料、粘合剂等的聚结剂，所述应用包括但不限于地毯背衬、工业涂料、建筑涂料、外部绝缘涂装系统、路标漆、屋顶涂料、航空漆、纸涂料和纤维涂料。
[0008]在一些实施方案中，本发明提供了包含如下组分的组合物:基料；衍生自碳水化合物微生物发酵的具有通式式I (如下)的聚结剂，其中Z可以为C1-Cltl, (i)X为-H且Y为=0或者(ii)X为=0且Y为-H或-CH3, Rl和R2可独立地选择，且包含C1-C12或其衍生物；和溶剂。
[0009]在其它一些实施方案中，本发明提供包含组合物的产品，所述组合物包含:基料；具有通式式I (如下)的聚结剂，其中Z可以为C1-Cltl, (i)X为-H且Y为=0或者(ii)X为=0且Y为-H或-CH3, Rl和R2可独立地选择且包含C1-C12或其衍生物；和溶剂；其中该产品选自漆、涂料、粘合剂、油墨、调色剂、密封剂、着色剂、釉料、地毯背衬和底漆。
[0010]在又一些实施方案中，本发明提供包括如下步骤的方法:提供包含如下组分的组合物:具有通式式I (如下)的聚结剂，其中Z可以为C1-Cltl, (i) X为-H且Y为=0或者(ii)X为=O且Y为-H或-CH3, Rl和R2可独立地选择且包含C1-C12或其衍生物；和基料；和溶剂；和将组合物施涂于表面上以形成涂层。
[0011]本发明的特征和优点是本领域技术人员经阅读以下优选实施方案的描述而容易看出的。
【具体实施方式】
[0012]本发明涉及用于漆、涂料、粘合剂等的聚结剂，所述漆、涂料、粘合剂等可用于多种应用，包括但不限于地毯背衬、工业涂料、建筑涂料、外部绝缘涂装系统、路标漆、屋顶涂料和航空漆、纸涂料和纤维涂料。
[0013]在许多优点中，本发明提供可由可再生来源如玉米、小麦、木薯粉、稻、高粱或木质纤维素制备的低VOC聚结剂。由可再生资源制备低VOC聚结剂在生产和实施步骤中协同地提供环境友好的涂料。另外，由含有低VOC聚结剂的涂料配制剂制备的最终涂层可显示更大的覆盖力，即不透明度；更干净、更白的膜；提高的硬度；提高的抗粘着性；降低的积垢；降低的最小成膜温度；降低的使用要求；降低的气味；和相对于传统涂料配制剂，更快地干燥成更硬的膜。
[0014]在一些实施方案中，涂料配制剂可包含聚结剂、溶剂和基料，基本由或者由聚结剂、溶剂和基料组成。任选，可包含其它添加剂，例如颜料、颜料增量剂、着色剂、染色剂、染料、表面活性剂、悬浮添加剂、消泡剂、杀生物剂、杀真菌剂、颗粒、胶结组合物、花纹造型组合物、水溶混性溶剂、pH调节剂、交联剂、增稠剂、粘度剂(viscosifier)、填料、冻融添加齐L1、消光添加剂、颜料研磨添加剂(pigment grind additive)、遮光剂、稳定剂、膜防腐剂及其任何组合。在一些实施方案中，涂料配制剂可包含多于一种聚结剂。
[0015]在一些实施方案 中，本发明聚结剂可具有如下一般化学结构:
[0016]
【权利要求】
1.组合物，其包含: 基料； 具有以下通式的生物基聚结剂:
2.根据权利要求1的组合物，其中聚结剂由生物基醇与生物基二酸之间的反应形成。
3.根据权利要求1的组合物，其中聚结剂由生物基二醇与生物基羧酸之间的反应形成。
4.根据权利要求1的组合物，其中Rl和R2是不同的。
5.根据权利要求1的组合物,其中Rl和R2中的至少一个包含线性R基团，其中与通式的键在线性R基团的内部碳上。
6.根据权利要求5的组合物，其中线性R基团包含C4-C12。
7.根据权利要求5的组合物，其中聚结剂为琥珀酸双(2-乙基己基)酯。
8.根据权利要求1的组合物，其中Rl和R2中的至少一个包含支化R基团。
9.根据权利要求8的组合物，其中支化R基团总计为C3-C12。
10.根据权利要求1的组合物，其中Rl和R2中的至少一个包含杂原子。
11.根据权利要求1的组合物，其中Rl和R2中的至少一个包含环状结构。
12.根据权利要求11的组合物，其中环状结构为芳族的。
13.根据权利要求1的组合物，其中Rl和R2中的至少一个包含反应性基团。
14.根据权利要求13的组合物，其中反应性基团选自烯烃、羧酸、醇、环氧化物、氰酸酯、胺、硅烷、环氧硅烷、杂原子及其任何组合。
15.根据权利要求13的组合物，其中反应性基团能够经历选自下组的反应:加成反应、缩合反应、开环反应、自由基反应及其任何组合。
16.根据权利要求1的组合物，其中Z为选自下组的至少一种:线性、支化、包含至少一个不饱和C-C键、包含至少一个环状基团、包含至少一个芳族基团及其任何组合。
17.根据权利要求1的组合物，其中聚结剂具有约300至约750amu的分子量。
18.根据权利要求1的组合物，其进一步包含:至少一种额外聚结剂。
19.根据权利要求18的组合物，其中额外聚结剂中的至少一种为选自下组的一种物质的衍生物:琥珀酸、己二酸、癸二酸、丙二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸、富马酸、戊烯二酸、愈伤酸、粘康酸、1，4-丁二醇和间苯二酚。
20.根据权利要求1的组合物，其进一步包含选自下组的添加剂:颜料、颜料增量剂、着色剂、染色剂、染料、表面活性剂、悬浮添加剂、消泡剂、杀生物剂、杀真菌剂、颗粒、胶结组合物、花纹造型组合物、水溶混性溶剂、pH调节剂、交联剂、增稠剂、粘度剂、填料、冻融添加剂、消光添加剂、颜料研磨添加剂、遮光剂、稳定剂、膜防腐剂及其任何组合。
21.根据权利要求1的组合物，其中基料为选自下组的树脂:醇酸树脂、丙烯酸系树脂、乙烯基-丙烯酸系树脂、乙酸乙烯酯/乙烯(VAE)树脂、聚氨酯、聚酯、三聚氰胺树脂、环氧树脂、苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚物、苯乙烯-链烯烃共聚物、其任何衍生物及其任何组合。
22.根据权利要求1的组合物，其中基料为乳液聚合物。
23.根据权利要求1的组合物，其中聚结剂以组合物的约2至约30重量％存在。
24.根据权利要求1的组合物,其中基料以组合物的约15至约60重量％存在。
25.根据权利要求1的组合物，其中溶剂选自水、石油馏出物、酯、二醇醚及其任何组
26.根据权利要求1的组合物，其中组合物具有小于约500g/L的挥发性有机物含量。
27.包含根据权利要求1的组合物的产品，其中该产品选自漆、涂料、粘合剂、油墨、调色剂、密封剂、着色剂、釉料、地毯背衬和底漆。
28.包括如下步骤的方法: 提供包含如下组分的组合物: 具有如下通式的聚结剂:
R1YXXY 其中Z为C1-Cltl, 其中X为-H且Y为=0或者X为=0且Y为-H或_013，和 其中Rl和R2可独立地选择且包含C1-C12或其衍生物；和 基料；和 溶剂；和 将组合物施涂于表面上以形成涂层。
29.根据权利要求28的方法，其中聚结剂为生物基的。
30.根据权利要求28的方法，其中聚结剂由生物基醇与生物基二酸之间的反应形成。
31.根据权利要求28的方法，其中聚结剂由生物基二醇与生物基羧酸之间的反应形成。
32.根据权利要求28的方法，其中涂层通过选自下组的方法形成:聚结、干燥、固化、交联、聚合及其任何组合。
33.根据权利要求28的方法，其中Rl和R2是不同的。
34.根据权利要求28的方法，其中Rl和R2中的至少一个包含线性R基团，其中与通式的键在线性R基团的内部碳上。
35.根据权利要求34的方法，其中线性R基团包含C4-C12。
36.根据权利要求34的方法，其中聚结剂为琥珀酸双(2-乙基己基)酯。
37.根据权利要求28的方法，其中Rl和R2中的至少一个包含支化R基团。
38.根据权利要求37的方法，其中支化R基团总计为C5-C12。
39.根据权利要求28的方法，其中Rl和R2中的至少一个包含杂原子。
40.根据权利要求28的方法，其中Rl和R2中的至少一个包含环状结构。
41.根据权利要求40的方法，其中环状结构为芳族的。
42.根据权利要求28的方法，其中Rl和R2中的至少一个包含反应性基团。
43.根据权利要求42的方法，其中反应性基团选自烯烃、羧酸、醇、环氧化物、氰酸酯、胺、硅烷、环氧硅烷、杂原子及其任何组合。
44.根据权利要求42的方法，其中反应性基团能够经历选自下组的反应:加成反应、缩合反应、开环反应、自由基反应及其任何组合。
45.根据权利要求28的方法，其中Z为选自下组的至少一种:线性、支化、包含至少一个不饱和C-C键、包含至少一个环状基团、包含至少一个芳族基团及其任何组合。
46.根据权利要求28的方法，其中聚结剂具有约300至约750amu的分子量。
47.根据权利要求28的方法，其进一步包含至少一种额外聚结剂。
48.根据权利要求47的方法，其中额外聚结剂中的至少一种为选自下组的一种物质的衍生物:琥珀酸、己二酸、癸二酸、丙二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸、富马酸、戊烯二酸、愈伤酸、粘康酸、1，4-丁二醇和间苯二酚。
49.根据权利要求28的方法，其进一步包含选自下组的添加剂:颜料、颜料增量剂、着色剂、染色剂、染料、表面活性剂、悬浮添加剂、消泡剂、杀生物剂、杀真菌剂、颗粒、胶结组合物、花纹造型组合 物、水溶混性溶剂、pH调节剂、交联剂、增稠剂、粘度剂、填料、冻融添加剂、消光添加剂、颜料研磨添加剂、遮光剂、稳定剂、膜防腐剂及其任何组合。
50.根据权利要求28的方法，其中基料为选自下组的树脂:醇酸树脂、丙烯酸系树脂、乙烯基-丙烯酸系树脂、乙酸乙烯酯/乙烯树脂、聚氨酯、聚酯、三聚氰胺树脂、环氧树脂、苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚物、苯乙烯-链烯烃共聚物、其任何衍生物及其任何组合。
51.根据权利要求28的方法，其中基料为乳液聚合物。
52.根据权利要求28的方法，其中聚结剂以组合物的约2至约30重量％存在。
53.根据权利要求28的方法，其中聚结剂以组合物的约15至约60重量％存在。
54.根据权利要求28的方法，其中溶剂选自水、石油馏出物、酯、二醇醚及其任何组合。
55.根据权利要求28的方法，其中组合物具有小于约500g/L的挥发性有机物含量。
56.组合物，其包含选自下组的基料:丙烯酸系树脂、乙烯基丙烯酸系树脂、苯乙烯丙烯酸系树脂、乙烯乙烯基丙烯酸系树脂、苯乙烯/ 丁二烯树脂和苯乙烯系树脂； 具有以下通式的聚结剂:
57.根据权利要求56的组合物，其中聚结剂为生物基的。
58.根据权利要求56的组合物，其中聚结剂由生物基醇与生物基二酸之间的反应形成。
59.根据权利要求56的组合物，其中聚结剂由生物基二醇与生物基羧酸之间的反应形成。
60.根据权利要求56的组合物，其进一步包含至少一种额外聚结剂。
61.根据权利要求60的组合物，其中额外聚结剂中的至少一种为选自下组的一种物质的衍生物:琥珀酸、己二酸、癸二酸、丙二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸、富马酸、戊烯二酸、愈伤酸、粘康酸、1，4-丁二醇和间苯二酚。
62.包含根据权利要求56的组合物的产品，其中该产品选自漆、涂料、粘合剂、油墨、调色剂、密封剂、着色剂、釉料、地毯背衬和底漆。
63.包括如下步骤的方法: 提供包含如下组分的组合物: 具有以下通式的聚结剂:
64.根据权利要求63的方法，其中聚结剂为生物基的。
65.根据权利要求63的方法，其中聚结剂由生物基醇与生物基二酸之间的反应形成。
66.根据权利要求63的方法，其中聚结剂由生物基二醇与生物基羧酸之间的反应形成。
67.根据权利要求63的方法，其进一步包含至少一种额外聚结剂。
68.根据权利要求67的方法，其中额外聚结剂中的至少一种为选自下组的一种物质的衍生物:琥珀酸、己二酸、癸二酸、丙二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸、富马酸、戊烯二酸、愈伤酸、粘康酸、1，4-丁二醇和间苯二酚。
【文档编号】C07D201/00GK103703068SQ201280029542
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年3月26日 优先权日:2011年6月15日
【发明者】B·特克, M·曼格 申请人:麦兰特公司