環(huán)境友好的聚結(jié)劑的制作方法
【專利摘要】組合物可包含基料；具有以下通式的聚結(jié)劑，其中Z為C1-C10，其中X為–H且Y為=O或者X為=O且Y為–H或–CH3，且其中R1和R2可獨立地選擇且包含C1-C12或其衍生物；和溶劑。該組合物可用于產(chǎn)品如漆、涂料、粘合劑、油墨、調(diào)色劑、密封劑、著色劑、釉料、地毯背襯和底漆中。
【專利說明】環(huán)境友好的聚結(jié)劑
[0001]背景
[0002]本發(fā)明涉及可用于多種應(yīng)用中的漆、涂料、粘合劑等的聚結(jié)劑，所述應(yīng)用包括但不限于地毯背襯、工業(yè)涂料、建筑涂料、外部絕緣涂裝系統(tǒng)、路標(biāo)漆、屋頂涂料、航空漆(craftpaint)、紙涂料和纖維涂料。
[0003]涂料組合物用于多種應(yīng)用，通常用于表面的裝飾或保護(hù)。涂料組合物包含保持在液體溶劑中的基料，通常是乳液聚合物(例如膠乳)。當(dāng)施涂涂料組合物時，溶劑蒸發(fā)且基料硬化成機(jī)械剛性狀態(tài)，同時粘合顏料、填料和其它添加劑。
[0004]由于環(huán)境顧慮，尤其向降低漆、染色劑和其它涂料組合物中揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的量的方向變化。然而，涂料組合物的一些理想性能如耐久性、不透明度和干燥速度會因那些組合物中不存在VOC而受到負(fù)面影響。一些公司目前正在研究制備具有低VOC含量的涂料組合物的配制劑和方法以滿足新發(fā)展的規(guī)則，同時保持最終產(chǎn)物中良好的物理性倉泛。
[0005]漆中VOC的主要來源為聚結(jié)劑。聚結(jié)劑充當(dāng)溶劑以及聚合物顆粒的增塑劑并有助于將典型水基配制劑施涂于表面上并使其干燥以后由該配制劑中的分散的聚合物相形成連貫?zāi)ぁ＠硐氲木劢Y(jié)劑容許許多不同類型的聚合物基料體系快速且在寬的施涂溫度范圍下形成膜，滿足關(guān)于VOC排放的規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)，并容許涂膜在施涂以后立即發(fā)展出有用的物理性倉泛。
[0006]由于政府建立了規(guī)章，所述規(guī)章設(shè)定了可釋放到大氣中的VOC量的指南，需要可用于涂料組合物中使得理想的性能如穩(wěn)定性、相容性和成膜能力在施涂的涂層中不受損害的低VOC聚結(jié)劑。另外，由可再生來源如谷粒和玉米制備的具有這些特征的聚結(jié)劑會是更有利的，因為社會減少石油消 耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明涉及可用于多種應(yīng)用中的漆、涂料、粘合劑等的聚結(jié)劑，所述應(yīng)用包括但不限于地毯背襯、工業(yè)涂料、建筑涂料、外部絕緣涂裝系統(tǒng)、路標(biāo)漆、屋頂涂料、航空漆、紙涂料和纖維涂料。
[0008]在一些實施方案中，本發(fā)明提供了包含如下組分的組合物:基料；衍生自碳水化合物微生物發(fā)酵的具有通式式I (如下)的聚結(jié)劑，其中Z可以為C1-Cltl, (i)X為-H且Y為=0或者(ii)X為=0且Y為-H或-CH3, Rl和R2可獨立地選擇，且包含C1-C12或其衍生物；和溶劑。
[0009]在其它一些實施方案中，本發(fā)明提供包含組合物的產(chǎn)品，所述組合物包含:基料；具有通式式I (如下)的聚結(jié)劑，其中Z可以為C1-Cltl, (i)X為-H且Y為=0或者(ii)X為=0且Y為-H或-CH3, Rl和R2可獨立地選擇且包含C1-C12或其衍生物；和溶劑；其中該產(chǎn)品選自漆、涂料、粘合劑、油墨、調(diào)色劑、密封劑、著色劑、釉料、地毯背襯和底漆。
[0010]在又一些實施方案中，本發(fā)明提供包括如下步驟的方法:提供包含如下組分的組合物:具有通式式I (如下)的聚結(jié)劑，其中Z可以為C1-Cltl, (i) X為-H且Y為=0或者(ii)X為=O且Y為-H或-CH3, Rl和R2可獨立地選擇且包含C1-C12或其衍生物；和基料；和溶劑；和將組合物施涂于表面上以形成涂層。
[0011]本發(fā)明的特征和優(yōu)點是本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)閱讀以下優(yōu)選實施方案的描述而容易看出的。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明涉及用于漆、涂料、粘合劑等的聚結(jié)劑，所述漆、涂料、粘合劑等可用于多種應(yīng)用，包括但不限于地毯背襯、工業(yè)涂料、建筑涂料、外部絕緣涂裝系統(tǒng)、路標(biāo)漆、屋頂涂料和航空漆、紙涂料和纖維涂料。
[0013]在許多優(yōu)點中，本發(fā)明提供可由可再生來源如玉米、小麥、木薯粉、稻、高粱或木質(zhì)纖維素制備的低VOC聚結(jié)劑。由可再生資源制備低VOC聚結(jié)劑在生產(chǎn)和實施步驟中協(xié)同地提供環(huán)境友好的涂料。另外，由含有低VOC聚結(jié)劑的涂料配制劑制備的最終涂層可顯示更大的覆蓋力，即不透明度；更干凈、更白的膜；提高的硬度；提高的抗粘著性；降低的積垢；降低的最小成膜溫度；降低的使用要求；降低的氣味；和相對于傳統(tǒng)涂料配制劑，更快地干燥成更硬的膜。
[0014]在一些實施方案中，涂料配制劑可包含聚結(jié)劑、溶劑和基料，基本由或者由聚結(jié)劑、溶劑和基料組成。任選，可包含其它添加劑，例如顏料、顏料增量劑、著色劑、染色劑、染料、表面活性劑、懸浮添加劑、消泡劑、殺生物劑、殺真菌劑、顆粒、膠結(jié)組合物、花紋造型組合物、水溶混性溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、交聯(lián)劑、增稠劑、粘度劑(viscosifier)、填料、凍融添加齊L1、消光添加劑、顏料研磨添加劑(pigment grind additive)、遮光劑、穩(wěn)定劑、膜防腐劑及其任何組合。在一些實施方案中，涂料配制劑可包含多于一種聚結(jié)劑。
[0015]在一些實施方案 中，本發(fā)明聚結(jié)劑可具有如下一般化學(xué)結(jié)構(gòu):
[0016]
【權(quán)利要求】
1.組合物，其包含: 基料； 具有以下通式的生物基聚結(jié)劑:
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中聚結(jié)劑由生物基醇與生物基二酸之間的反應(yīng)形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中聚結(jié)劑由生物基二醇與生物基羧酸之間的反應(yīng)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中Rl和R2是不同的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物,其中Rl和R2中的至少一個包含線性R基團(tuán)，其中與通式的鍵在線性R基團(tuán)的內(nèi)部碳上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的組合物，其中線性R基團(tuán)包含C4-C12。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的組合物，其中聚結(jié)劑為琥珀酸雙(2-乙基己基)酯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中Rl和R2中的至少一個包含支化R基團(tuán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的組合物，其中支化R基團(tuán)總計為C3-C12。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中Rl和R2中的至少一個包含雜原子。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中Rl和R2中的至少一個包含環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的組合物，其中環(huán)狀結(jié)構(gòu)為芳族的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中Rl和R2中的至少一個包含反應(yīng)性基團(tuán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的組合物，其中反應(yīng)性基團(tuán)選自烯烴、羧酸、醇、環(huán)氧化物、氰酸酯、胺、硅烷、環(huán)氧硅烷、雜原子及其任何組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的組合物，其中反應(yīng)性基團(tuán)能夠經(jīng)歷選自下組的反應(yīng):加成反應(yīng)、縮合反應(yīng)、開環(huán)反應(yīng)、自由基反應(yīng)及其任何組合。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中Z為選自下組的至少一種:線性、支化、包含至少一個不飽和C-C鍵、包含至少一個環(huán)狀基團(tuán)、包含至少一個芳族基團(tuán)及其任何組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中聚結(jié)劑具有約300至約750amu的分子量。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其進(jìn)一步包含:至少一種額外聚結(jié)劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的組合物，其中額外聚結(jié)劑中的至少一種為選自下組的一種物質(zhì)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、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、馬來酸、富馬酸、戊烯二酸、愈傷酸、粘康酸、1，4-丁二醇和間苯二酚。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其進(jìn)一步包含選自下組的添加劑:顏料、顏料增量劑、著色劑、染色劑、染料、表面活性劑、懸浮添加劑、消泡劑、殺生物劑、殺真菌劑、顆粒、膠結(jié)組合物、花紋造型組合物、水溶混性溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、交聯(lián)劑、增稠劑、粘度劑、填料、凍融添加劑、消光添加劑、顏料研磨添加劑、遮光劑、穩(wěn)定劑、膜防腐劑及其任何組合。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中基料為選自下組的樹脂:醇酸樹脂、丙烯酸系樹脂、乙烯基-丙烯酸系樹脂、乙酸乙烯酯/乙烯(VAE)樹脂、聚氨酯、聚酯、三聚氰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、苯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚物、苯乙烯-鏈烯烴共聚物、其任何衍生物及其任何組合。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中基料為乳液聚合物。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中聚結(jié)劑以組合物的約2至約30重量％存在。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物,其中基料以組合物的約15至約60重量％存在。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中溶劑選自水、石油餾出物、酯、二醇醚及其任何組
26.根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中組合物具有小于約500g/L的揮發(fā)性有機(jī)物含量。
27.包含根據(jù)權(quán)利要求1的組合物的產(chǎn)品，其中該產(chǎn)品選自漆、涂料、粘合劑、油墨、調(diào)色劑、密封劑、著色劑、釉料、地毯背襯和底漆。
28.包括如下步驟的方法: 提供包含如下組分的組合物: 具有如下通式的聚結(jié)劑:

R1YXXY 其中Z為C1-Cltl, 其中X為-H且Y為=0或者X為=0且Y為-H或_013，和 其中Rl和R2可獨立地選擇且包含C1-C12或其衍生物；和 基料；和 溶劑；和 將組合物施涂于表面上以形成涂層。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中聚結(jié)劑為生物基的。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中聚結(jié)劑由生物基醇與生物基二酸之間的反應(yīng)形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中聚結(jié)劑由生物基二醇與生物基羧酸之間的反應(yīng)形成。
32.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中涂層通過選自下組的方法形成:聚結(jié)、干燥、固化、交聯(lián)、聚合及其任何組合。
33.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中Rl和R2是不同的。
34.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中Rl和R2中的至少一個包含線性R基團(tuán)，其中與通式的鍵在線性R基團(tuán)的內(nèi)部碳上。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中線性R基團(tuán)包含C4-C12。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中聚結(jié)劑為琥珀酸雙(2-乙基己基)酯。
37.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中Rl和R2中的至少一個包含支化R基團(tuán)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中支化R基團(tuán)總計為C5-C12。
39.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中Rl和R2中的至少一個包含雜原子。
40.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中Rl和R2中的至少一個包含環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中環(huán)狀結(jié)構(gòu)為芳族的。
42.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中Rl和R2中的至少一個包含反應(yīng)性基團(tuán)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中反應(yīng)性基團(tuán)選自烯烴、羧酸、醇、環(huán)氧化物、氰酸酯、胺、硅烷、環(huán)氧硅烷、雜原子及其任何組合。
44.根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中反應(yīng)性基團(tuán)能夠經(jīng)歷選自下組的反應(yīng):加成反應(yīng)、縮合反應(yīng)、開環(huán)反應(yīng)、自由基反應(yīng)及其任何組合。
45.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中Z為選自下組的至少一種:線性、支化、包含至少一個不飽和C-C鍵、包含至少一個環(huán)狀基團(tuán)、包含至少一個芳族基團(tuán)及其任何組合。
46.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中聚結(jié)劑具有約300至約750amu的分子量。
47.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其進(jìn)一步包含至少一種額外聚結(jié)劑。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中額外聚結(jié)劑中的至少一種為選自下組的一種物質(zhì)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、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、馬來酸、富馬酸、戊烯二酸、愈傷酸、粘康酸、1，4-丁二醇和間苯二酚。
49.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其進(jìn)一步包含選自下組的添加劑:顏料、顏料增量劑、著色劑、染色劑、染料、表面活性劑、懸浮添加劑、消泡劑、殺生物劑、殺真菌劑、顆粒、膠結(jié)組合物、花紋造型組合 物、水溶混性溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、交聯(lián)劑、增稠劑、粘度劑、填料、凍融添加劑、消光添加劑、顏料研磨添加劑、遮光劑、穩(wěn)定劑、膜防腐劑及其任何組合。
50.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中基料為選自下組的樹脂:醇酸樹脂、丙烯酸系樹脂、乙烯基-丙烯酸系樹脂、乙酸乙烯酯/乙烯樹脂、聚氨酯、聚酯、三聚氰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、苯乙烯樹脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚物、苯乙烯-鏈烯烴共聚物、其任何衍生物及其任何組合。
51.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中基料為乳液聚合物。
52.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中聚結(jié)劑以組合物的約2至約30重量％存在。
53.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中聚結(jié)劑以組合物的約15至約60重量％存在。
54.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中溶劑選自水、石油餾出物、酯、二醇醚及其任何組合。
55.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中組合物具有小于約500g/L的揮發(fā)性有機(jī)物含量。
56.組合物，其包含選自下組的基料:丙烯酸系樹脂、乙烯基丙烯酸系樹脂、苯乙烯丙烯酸系樹脂、乙烯乙烯基丙烯酸系樹脂、苯乙烯/ 丁二烯樹脂和苯乙烯系樹脂； 具有以下通式的聚結(jié)劑:
57.根據(jù)權(quán)利要求56的組合物，其中聚結(jié)劑為生物基的。
58.根據(jù)權(quán)利要求56的組合物，其中聚結(jié)劑由生物基醇與生物基二酸之間的反應(yīng)形成。
59.根據(jù)權(quán)利要求56的組合物，其中聚結(jié)劑由生物基二醇與生物基羧酸之間的反應(yīng)形成。
60.根據(jù)權(quán)利要求56的組合物，其進(jìn)一步包含至少一種額外聚結(jié)劑。
61.根據(jù)權(quán)利要求60的組合物，其中額外聚結(jié)劑中的至少一種為選自下組的一種物質(zhì)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、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、馬來酸、富馬酸、戊烯二酸、愈傷酸、粘康酸、1，4-丁二醇和間苯二酚。
62.包含根據(jù)權(quán)利要求56的組合物的產(chǎn)品，其中該產(chǎn)品選自漆、涂料、粘合劑、油墨、調(diào)色劑、密封劑、著色劑、釉料、地毯背襯和底漆。
63.包括如下步驟的方法: 提供包含如下組分的組合物: 具有以下通式的聚結(jié)劑:
64.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，其中聚結(jié)劑為生物基的。
65.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，其中聚結(jié)劑由生物基醇與生物基二酸之間的反應(yīng)形成。
66.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，其中聚結(jié)劑由生物基二醇與生物基羧酸之間的反應(yīng)形成。
67.根據(jù)權(quán)利要求63的方法，其進(jìn)一步包含至少一種額外聚結(jié)劑。
68.根據(jù)權(quán)利要求67的方法，其中額外聚結(jié)劑中的至少一種為選自下組的一種物質(zhì)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、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、馬來酸、富馬酸、戊烯二酸、愈傷酸、粘康酸、1，4-丁二醇和間苯二酚。
【文檔編號】C07D201/00GK103703068SQ201280029542
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月15日
【發(fā)明者】B·特克, M·曼格 申請人:麥蘭特公司