專利名稱：具有低動(dòng)態(tài)表面張力的乙氧基化炔二醇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于適合用作水性涂料體系表面活性劑的乙氧基化炔二醇。
水性涂料和油墨工業(yè)需要表面活性劑，以便提供基質(zhì)潤濕的優(yōu)良的表面張力減少性能。當(dāng)體系靜止時(shí)平衡表面張力特性是重要的。直接用戶也需要具有良好動(dòng)態(tài)特性的表面活性劑。動(dòng)態(tài)特性是在高速使用如涂料噴射使用或油墨印刷條件下產(chǎn)生潤濕的表面活性劑能力的量度。
傳統(tǒng)的非離子表面活性劑，例如烷芳基或醇乙氧基化物和環(huán)氧乙烷(EO)—環(huán)氧丙烷(PO)共聚物，具有優(yōu)良的平衡表面張力特性，但是具有差的動(dòng)態(tài)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(dòng)態(tài)結(jié)果，可是這些表面活性劑是多泡沫的，并對涂料成品產(chǎn)生水敏感性。
已知基于炔二醇例如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(dòng)態(tài)表面張力減少的良好平衡，并幾乎沒有傳統(tǒng)的非離子和陰離子表面活性劑的不良性質(zhì)。但是，這些分子不可能產(chǎn)生潤濕沾污的表面或低表面能的基質(zhì)所需要的很低的表面張力減少。在這些情況下，直接用戶可以使用硅氧烷或碳氟化物為基礎(chǔ)的表面活性劑，它們花費(fèi)大，泡沫多，顯示差的動(dòng)態(tài)特性，并經(jīng)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(jié)構(gòu)式表示的叔炔醇的環(huán)氧乙烷加成物 式中R1和R4是有3-10個(gè)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(huán)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(huán)氧乙烷加成物。優(yōu)選的環(huán)氧乙烷加成物含有3-20個(gè)單元。專利權(quán)人指出這些環(huán)氧乙烷加成物具有突出的潤濕性質(zhì)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(zhì)。隨著乙氧基鏈的增加去污力和泡沫量都增加，而隨著聚氧乙基鏈長度的增加潤濕時(shí)間減少。
US4,117,249公開了由下面結(jié)構(gòu)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，它們還可用作潤濕劑、分散劑、非離子消泡劑和粘度穩(wěn)定劑。
在Schwartz的論文水性涂料低動(dòng)態(tài)表面張力的重要性(Journal of Coatings Technology(1992)中討論了水性涂料的表面張力性質(zhì)和動(dòng)態(tài)表面張力。評價(jià)了幾種表面活性劑的平衡表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力。所說的表面活性劑包括炔二醇環(huán)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(huán)氧乙烷(3.5摩爾)加成物，其中環(huán)氧乙烷單元數(shù)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(huán)氧乙烷加成物。在濃度為0.1％蒸餾水溶液的條件下動(dòng)態(tài)表面張力低約32至高72達(dá)因/厘米。
本發(fā)明是關(guān)于乙氧基化的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(shù)，其和是2-50，優(yōu)選4-10。
本發(fā)明的乙氧基化炔二醇有許多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)包括能配制具有優(yōu)良耐水性的水性涂料和油墨；
能生產(chǎn)可用于其表面很好潤濕的各種基質(zhì)，基質(zhì)表面包括沾污和低能表面；能減少涂布或印刷缺陷，例如桔皮和流動(dòng)/均化缺陷；能生產(chǎn)具有低揮發(fā)的有機(jī)成分的水性涂料和油墨，使這些表面活性劑對環(huán)境有利；能配制能高速使用的涂料和油墨組合物。
本發(fā)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?yàn)檫@些乙氧基化物能減少含水體系的表面張力，所以它們廣泛用于配制涂料和油墨制劑。每摩爾炔二醇乙氧基化的摩爾數(shù)為2-50，優(yōu)選3-10，最優(yōu)選4-7。當(dāng)乙氧基化摩爾數(shù)低于上述范圍的下限和高于上述范圍的上限時(shí)含水體系的性質(zhì)可變壞。
乙氧基化物可用于各種基質(zhì)，包括金屬、有機(jī)(如油)沾污的表面、塑料、復(fù)合材料、木材、玻璃、陶瓷和其他印刷的或需要保護(hù)/裝飾的涂層。
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涂料和油墨配方如下
典型的水性涂料配方0-50％(重量) 顏料分散劑/粉碎的樹脂0-80％(重量) 顏料/顏料補(bǔ)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(jié)溶劑或其他溶劑0.01-10％(重量)表面活性劑/潤濕劑/流動(dòng)和均化劑典型的水性涂料配方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(bǔ)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(jié)溶劑或其他溶劑0.01-10％(重量)表面活性劑/潤濕劑/流動(dòng)或均化劑本發(fā)明的乙氧基化衍生物可以用生產(chǎn)與這里描述的衍生物相似的相應(yīng)的乙氧基化叔炔二醇中使用的方法相類似的方法制備。所說方法一般包括在氫氧化鉀存在下脂族酮與乙炔反應(yīng)，接著與預(yù)選摩爾數(shù)的環(huán)氧乙烷反應(yīng)。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(zhì)在下列實(shí)施例中說明。
實(shí)施例1表面活性劑體系的比較評價(jià)為了測定各種表面活性劑的平衡和動(dòng)態(tài)表面張力作用效果制備一系列含水體系。評價(jià)含0.1％活性表面活性劑的含水體系。在制備乙氧基化炔二醇中環(huán)氧乙烷與表面活性劑基本二醇反應(yīng)。環(huán)氧乙烷摩爾數(shù)表示與每摩爾基本二醇反應(yīng)的環(huán)氧乙烷摩爾數(shù)。結(jié)果如下表面活性劑環(huán)氧乙烷摩爾數(shù)/0.1％(重量)水體系的表基本二醇 摩爾二醇面張力，達(dá)因/cm平衡動(dòng)態(tài)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(biāo)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(huán)氧乙烷時(shí)的潤濕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(huán)氧乙烷摩爾數(shù)時(shí)產(chǎn)生更低的平衡和動(dòng)態(tài)表面張力。
實(shí)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(jié)果列于表2中
表2表面活性劑比例 環(huán)氧乙烷摩爾數(shù)/0.1％(重量)水體系表基本二醇(重量份)摩爾二醇面張力，達(dá)因/cm平衡動(dòng)態(tài)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(jié)果表明良好的表面活性劑性質(zhì)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(dá)到。結(jié)果看來顯示出協(xié)同作用，與單獨(dú)乙氧基化衍生物得到的結(jié)果相比，混合物的結(jié)果是平衡和動(dòng)態(tài)表面張力顯著更低。
權(quán)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(shù)，其和是2-50。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中m和n之和是3-10。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中m和n之和是4-7。
4.權(quán)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(quán)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(quán)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(fā)明是關(guān)于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(shù)，其和是4-12。這些乙氧基化的炔二醇本身是優(yōu)良的表面活性劑，或者與其他表面活性劑混合，用于水性涂料中。
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(yōu)先權(quán)日1995年1月11日
發(fā)明者S·W·麥地那 申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司