專利名稱：用n,n,n'－三烷基脲降低表面張力的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用N，N，N’-三烷基脲來降低水基體系中表面張力的方法。
在水基涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液、農(nóng)業(yè)用制劑和用于如半導(dǎo)體制備這樣的電子領(lǐng)域加工的洗滌劑組合物中，降低水的表面張力的能力是非常重要的，因?yàn)榻档捅砻鎻埩梢栽龃髮?shí)際制劑中的基體潤(rùn)濕性。在水基體系中降低表面張力一般是通過添加表面活性劑來實(shí)現(xiàn)的。添加表面活性后所表現(xiàn)出的性能包括表面覆蓋度增大、缺陷減少和分布更加均勻。當(dāng)體系處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，平衡表面張力性質(zhì)是很重要的。但是，在利用高表面產(chǎn)生率時(shí)，降低動(dòng)態(tài)條件下的表面張力的能力是非常重要的。這些應(yīng)用包括涂料的噴涂、輥壓和涂刷，或者是農(nóng)業(yè)用制劑的噴灑，或者是高速照相凹版印刷或噴墨印刷。動(dòng)態(tài)表面張力是一個(gè)基本參數(shù)，它提供了表面活性劑降低表面張力的能力的一種量度，并在這種高速應(yīng)用條件下提供潤(rùn)濕。
傳統(tǒng)的非離子表面活性劑，例如烷基苯酚或脂肪醇乙氧基化物，以及環(huán)氧乙烷(EO)／環(huán)氧丙烷(PO)共聚物，具有優(yōu)良的平衡表面張力性質(zhì)，但是常常具有較差的動(dòng)態(tài)表面張力降低性能。相反，某些陰離子表面活性劑，如二烷基磺基琥珀酸鈉，則可提供良好的動(dòng)態(tài)結(jié)果，但是它們非常多泡，并且使制得的涂料對(duì)水敏感。
這就需要許多具有良好的平衡表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力性質(zhì)的表面活性劑，它們低泡，并且是低粘度液體，便于進(jìn)行處理，同時(shí)具有顏色淺和氣味小的特點(diǎn)，在水基涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液、農(nóng)業(yè)用制劑和電子設(shè)備制造工業(yè)中將被廣泛采納。
在如涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液、農(nóng)業(yè)用制劑和例如用于制造半導(dǎo)體裝置的含水顯影劑溶液的電子領(lǐng)域洗滌劑組合物這樣的應(yīng)用中，降低平衡表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力的重要性在本領(lǐng)域中是眾所周知的。
在水基涂料的應(yīng)用中，低動(dòng)態(tài)表面張力是非常重要的。在一篇文章中，Schwartz，J．“在含水涂料中低動(dòng)態(tài)表面張力的重要性”(TheImportance of Low Dynamic Surface Tension in Waterborne Coatings)，涂料技術(shù)雜志(Journal of Coatings Technology)，1992年9月，討論了在水基涂料中的表面張力性質(zhì)，并且討論了在這些涂料中的動(dòng)態(tài)表面張力。已經(jīng)對(duì)許多表面活性劑的平衡表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力進(jìn)行了評(píng)價(jià)。指出低動(dòng)態(tài)表面張力是在水基涂料中形成優(yōu)良薄膜的一個(gè)重要因素。動(dòng)態(tài)涂料應(yīng)用方法需要采用低動(dòng)態(tài)表面張力的表面活性劑，以防止例如收縮、陷坑和泡沫這樣的缺陷。
農(nóng)業(yè)制品的有效利用也高度取決于該制劑的動(dòng)態(tài)表面張力性質(zhì)。在一篇文章中，Wirth，W．；Storp，S．；Jacobsen，W．“控制農(nóng)業(yè)噴灑溶液的葉滯留量的技術(shù)”(Mechanisms Controlling Leaf Retention ofAgricultural Spray Solutions)；Pestic．Sci．1991，33，411-420，研究了農(nóng)業(yè)用制劑的動(dòng)態(tài)表面張力和這些制劑在葉子上所保留能力之間的關(guān)系。這些工作者觀察到保留量和動(dòng)態(tài)表面張力之間的一種良好關(guān)系，具有更有效保留能力的制劑的動(dòng)態(tài)表面張力更低。
低動(dòng)態(tài)表面張力在高速印刷中也是很重要的，如Medina，S．W．和Sutovich，M．N．，美國(guó)油墨制造商，在文章，1994，72(2)，32-38“用表面活性劑制備VOC柔性水基油墨”(Using Surfactants to FormulateVOC Compliant Waterbased Inks)中所討論的一樣。在這篇文章中，指出了平衡表面張力(ESTs)只與靜止?fàn)顟B(tài)下的油墨體系有關(guān)。但是，EST值不是在油墨使用條件即動(dòng)態(tài)、高速印刷環(huán)境中性能的最佳反映。動(dòng)態(tài)表面張力是一種更為適當(dāng)?shù)男阅?。?dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)果顯示出該表面活性劑移向新產(chǎn)生油墨／基體的界面，以在高速印刷過程中提供潤(rùn)濕的能力。
根據(jù)微量金屬版印刷科學(xué)與技術(shù)(Microlithography，Science andTechnology)，由J．R．Sheats和B．W．Smith編輯，Marcel Dekker公司，1998，pp 551-553，在含水堿性溶液中選用化學(xué)試劑氫氧化四甲銨(TMAH)來顯影抗光蝕劑。表面活性劑被加入到TMAH水溶液中以縮短顯影時(shí)間，減少浮渣，并改善表面潤(rùn)濕。
US 5，098，478公開了包含水、一種顏料、一種非離子表面活性劑和一種用于該非離子表面活性劑的增溶劑的水基油墨組合物。在用于出版這些照相凹版印刷品的油墨組合物中，動(dòng)態(tài)表面張力必須降低至大約為25-40達(dá)因／厘米，以確保將不會(huì)遇到適印性問題。
US 5，562，762公開了一種由水、溶解的染料和一種含兩個(gè)聚乙氧基取代基的叔胺組成的含水噴墨，并且在噴墨印刷中，低動(dòng)態(tài)表面張力是很重要的。
US 3，814，705公開了在包含硫酸鹽和磺酸鹽洗滌劑的洗滌劑組合物中，采用R2NC(O)NH2(R為C8-C18烷基)類型的長(zhǎng)鏈二烷基脲作為泡沫抑制劑。
US 3，691，082公開了將含有至少16個(gè)N，N’-二取代碳的脲與異氰脲酸鹽一起作為低泡洗滌劑組合物的組份，并且，還存在提供該洗滌劑組合物表面活性和去污力的另外一種組份。
US 2，708，183公開了RNHC(O)NR’R”類型的脲，其中，R為一長(zhǎng)鏈(C8或更長(zhǎng)鏈)烷烴基，R’和R”為H或含碳總數(shù)最高為6的烷基。該脲在有一種硫酸鹽或磺酸鹽洗滌劑存在下使用。
US 2，374，187公開了將脲與磺化的洗滌劑一起用于非過敏性肥皂塊，替代慣用的肥皂塊。脲的作用表現(xiàn)為控制該肥皂塊的溶解速率。
US 4，272，413公開了在洗滌劑組合物中采用二取代的脲作為織物柔軟劑和抗靜電劑，該脲的通式為RNHCONHR’，其中，R為一種C1-C6烷基，R’為一種C8-C22仲脂族烴鏈。
US 3，965，015公開了在洗滌劑組合物中被用作織物柔軟劑和抗靜電劑的二胺基脲。
US 2，335，862公開了在一種無(wú)水除草應(yīng)用中，作為魚藤酮的優(yōu)良溶劑的N，N-二丁脲。
US 4，833，067公開了用于正操作抗光蝕劑組合物的含水顯影液，包含一種不含金屬離子的有機(jī)堿性化合物作為主要組份，例如氫氧化四甲銨和膽堿，以及50-5000ppm的一種炔醇。據(jù)說這些含水顯影液將增加表面潤(rùn)濕并減少泡沫。
US 5，543，268公開了在制備浮渣沉積減少的半導(dǎo)體裝置中用于光化射線敏感保護(hù)處理的含水顯影液，包括一種含氮的有機(jī)堿，例如氫氧化四甲銨，和一種含有至少一個(gè)磺酸銨基團(tuán)的二苯醚化合物。
US 5，922，522公開了一種用于顯影抗光蝕劑的堿性含水顯影液，包含一種乙氧基化表面活性劑。
本發(fā)明提供了包含一種有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物的水基組合物，特別是含水的有機(jī)涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液、農(nóng)業(yè)和電子設(shè)備洗滌劑組合物，它們通過引入一種有效量的具有下列結(jié)構(gòu)的N，N，N’-三烷基脲，從而降低了平衡表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力 其中，R1和R2是C2-C6烷基，R3是甲基或乙基，并且在R1、R2和R3中碳原子總數(shù)為6-14。這就需要根據(jù)最大氣泡壓力法，在23℃和1個(gè)氣泡／秒的條件下，在水中的濃度≤5wt％時(shí)的N，N，N’-三烷基脲的動(dòng)態(tài)表面張力小于45達(dá)因／厘米。測(cè)量表面張力的最大氣泡壓力法被描述于Langmuir1986，2，428-432，其在此引入作為參考。
出于本發(fā)明目的，我們所采用的“水基”、“含水的”或“含水介質(zhì)”指的是一種包含至少90wt％，優(yōu)選至少包含95wt％的水的溶劑或液體分散介質(zhì)。顯而易見，也包括完全是水的介質(zhì)。
本發(fā)明也提供了一種通過加入上述N，N，N’-三烷基脲化合物來降低這些含水組合物的平衡表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力的方法。
本發(fā)明還提供了將一種含有水基無(wú)機(jī)或有機(jī)化合物的組合物涂料應(yīng)用于一個(gè)表面，使上述水基組合物部分或完全覆蓋該表面的一種方法，上述組合物包含一種有效量的具有上述結(jié)構(gòu)的N，N，N’-三烷基脲化合物，用于降低該水基組合物的動(dòng)態(tài)表面張力。
在水基有機(jī)涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液、農(nóng)業(yè)或電子設(shè)備洗滌劑組合物中采用這些N，N，N’-三烷基脲有顯著優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)包括● 配制水基涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液和農(nóng)業(yè)用組合物的能力，它們可被用于基體表面優(yōu)良潤(rùn)濕的各種基體，所說表面包括受污染的表面和低能量表面；● 降低涂層或印刷缺陷的能力，例如橘皮形缺陷和流動(dòng)／均勻化缺陷；● 配制能夠高速應(yīng)用的水基涂料和油墨組合物的能力；● 制備能夠降低動(dòng)態(tài)表面張力的低泡表面活性劑的能力；● 制備水基涂料和油墨的能力，其中，這些涂料和油墨含低揮發(fā)性有機(jī)組份，從而使這些制劑對(duì)環(huán)境適用；和● 配制低表面張力的含水電子設(shè)備洗滌和加工溶液的能力，其中，上述溶液包括抗光蝕劑顯影液，它們被用于半導(dǎo)體制備工業(yè)，具有良好潤(rùn)濕性并且非常低泡。
由于它們的優(yōu)良表面活性性能和控制泡沫的能力，這些物料常常被用在許多降低動(dòng)態(tài)和平衡表面張力與低泡較為重要的應(yīng)用中。低泡較為重要的應(yīng)用包括各種濕法紡織操作，例如纖維染色、纖維酸化和漂煮煮沸，其中，低泡性能將特別有利；它們也可被應(yīng)用于肥皂、水基香料、洗發(fā)香波和各種洗滌劑中，其中，它們降低表面張力同時(shí)又基本上無(wú)泡的突出性能將高度滿足需要。
另外，半導(dǎo)體制備工業(yè)的需求導(dǎo)致對(duì)用于抗光蝕劑顯影劑的高性能表面活性劑和潤(rùn)濕劑的需求。隨著線形特征縮小到更小的尺寸，以及抗光蝕劑基體材料在性質(zhì)上變得更加脂族化(即表面能更低)，則更大量地用含表面張力降低劑配制含水顯影液。
特別強(qiáng)調(diào)地是隨著需求向更大的薄片尺寸偏移時(shí)，對(duì)這些顯影劑的一個(gè)另外需求是他們低泡。當(dāng)所謂的噴涂(spray puddle)技術(shù)被應(yīng)用于顯影液時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要，其中，上述顯影劑被噴在不斷增加的更大面積上。即使是在采用攪拌或浸潰技術(shù)的情況下，在溶液分布在抗光蝕劑表面上的過程中，微氣泡夾帶也可產(chǎn)生缺陷。本發(fā)明物質(zhì)可有效降低含水顯影液的表面張力，并且非常低泡，甚至是在極端條件下也如此。在采用含水加工介質(zhì)的電子工業(yè)中的其它應(yīng)用也將得益于良好動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕和低泡。
本發(fā)明涉及具有下列結(jié)構(gòu)的化合物的用途 其中，R1和R2是C2-C6烷基，R3是甲基或乙基，并且在R1、R2和R3中碳原子總數(shù)為6-14，它被用于降低含有一種有機(jī)化合物的水基組合物中的平衡表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力，所說的組合物尤其是在含有有機(jī)化合物，例如聚合樹脂、有機(jī)堿、除草劑、殺菌劑、殺蟲劑或植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的涂料、油墨、噴泉溶液、粘合劑、農(nóng)業(yè)和電子領(lǐng)域加工組合物。這就需要根據(jù)最大氣泡壓力法，在23℃和1氣泡／秒條件下，在水中濃度≤5wt％的N， N，N’-三烷基脲含水溶液的動(dòng)態(tài)表面張力小于45達(dá)因／厘米。測(cè)量表面張力的最大氣泡壓力法被描述于Langmuir 1986，2，428-432，其在此引入作為參考。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，具有上述通式的N，N，N’-三烷基脲表現(xiàn)出降低平衡表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力，并且基本上無(wú)泡的優(yōu)良性能。
這些材料可通過加熱一種二烷基胺和一種N，N’-二烷基脲來制備。該反應(yīng)表述如下 適合于制備本發(fā)明化合物的脲包括N，N’-二甲脲和N，N’-二乙脲，它們很容易由脲和伯胺制得。市場(chǎng)上可購(gòu)置二甲脲。
所有包含所需的C2-C6烷基取代基的仲胺均可用于制備本發(fā)明化合物。優(yōu)選含碳總數(shù)為8-10的胺類。適合的烷基基團(tuán)應(yīng)具有足夠多的碳，以使材料具有表面活性(即降低水的表面張力的能力)，但是碳原子也不能太多，以至于將材料溶解度降低到使其降低表面張力的能力不足以用于一種特殊應(yīng)用的程度。一般而言，碳原子數(shù)增多，可增加所得脲表面活性劑的效率(即將表面張力降低一給定值需要更少量的表面活性劑)，但是降低了它在高表面產(chǎn)生率下降低表面張力的能力。后一利作用是因?yàn)樘荚訑?shù)增加，通常降低了材料的水溶解度，因此，就使表面活性劑向新產(chǎn)生的表面擴(kuò)散的流量減少。一般而言，在本發(fā)明的實(shí)踐中，需要選擇可使所得三烷基脲在水中的溶解度范圍為0．001-10．0wt％，優(yōu)選為0．01-2wt％，并且最優(yōu)選為0．1-1．5wt％的烷基。
胺上的烷基可以是相同的或是不同的。它們可以是線性的或支鏈性的，與氮的連接點(diǎn)可以是位于中間的或是末端的碳。R1和R2上的碳原子總數(shù)應(yīng)大于約5；小于5就會(huì)大大降低脲的表面活性。碳原子總數(shù)應(yīng)小于約12；數(shù)目更大就會(huì)降低材料的溶解度，使其在許多制劑中的用途是不切實(shí)際的。合適R1和R2的實(shí)例為乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、正戊基、2-戊基、3-戊基、異戊基、正己基、2-己基、3-己基和環(huán)己基等。優(yōu)選的衍生物是那些R1和R2所含烷基碳總數(shù)為6-12的衍生物，并且最優(yōu)選包含8-12個(gè)烷基碳的衍生物。烷基碳可以以任何一種方式分布于R1和R2中，但是優(yōu)選烷基基團(tuán)所含碳原子數(shù)相等的衍生物，這是因?yàn)檫@種類型的母體胺是最經(jīng)濟(jì)的，并且容易利用。
加入一定數(shù)量的、可有效降低包含無(wú)機(jī)或有機(jī)化合物的水基組合物的平衡和／或動(dòng)態(tài)表面張力的三烷基脲化合物。這種含水組合物的有效量范圍為0．001-20g／100ml，優(yōu)選為0．01-10g／100ml。當(dāng)然，最有效量將取決于特殊應(yīng)用和N， N，N’-三烷基脲的溶解度。
三烷基脲適用于含水組合物，該組合物包括在水中的無(wú)機(jī)化合物，例如一種礦石或一種顏料；或一種有機(jī)化合物，例如一種顏料；或一種可聚合的單體，例如添加劑、縮合劑和乙烯基單體；一種低聚樹脂；一種聚合樹脂；一種去污劑；一種堿性洗滌劑；一種增溶劑，例如氫氧化三甲銨(TMAH)；一種除草劑；一種殺菌劑；一種殺蟲劑或者一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。
在下列水基有機(jī)涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液、農(nóng)業(yè)和抗光蝕劑顯影劑組合物中包含一種本發(fā)明的三烷基脲，上述組合物的其它所列組份是相關(guān)領(lǐng)域中技術(shù)人員所熟知的那些物質(zhì)。
一種可加入本發(fā)明三烷基脲的典型水基保護(hù)性或修飾用有機(jī)涂料組合物將包括在一種含水介質(zhì)中的30-80wt％的涂料組合物，該涂料組合物包含下列組份
一種可加入本發(fā)明三烷基脲表面活性劑的典型水基油墨組合物將包括在一種含水介質(zhì)中的20-60wt％的油墨組合物，該油墨組合物包含下列組份
一種可加入本發(fā)明三烷基脲表面活性劑的典型水基農(nóng)業(yè)用組合物將包括在一種含水介質(zhì)中的0．01-80wt％的農(nóng)業(yè)用組合物，該農(nóng)業(yè)用組合物包含下列組份
一種可加入本發(fā)明三烷基脲表面活性劑的典型水基噴泉溶液組合物將包括在一種含水介質(zhì)中的30-70wt％的噴泉溶液組合物，該噴泉溶液組合物包含下列組份
一種可加入本發(fā)明三烷基脲表面活性劑的典型水基粘合劑組合物將包括在一種含水介質(zhì)中的30-65wt％的粘合劑組合物，該粘合劑組合物包含下列組份
一種可加入本發(fā)明三烷基脲表面活性劑的典型水基抗光蝕劑顯影劑或電子領(lǐng)域的洗滌劑組合物將包括一種含有下列組份的含水介質(zhì)
實(shí)施例1本實(shí)施例以制備N，N-二丁基-N’-甲基脲為代表，闡述了本發(fā)明N，N，N’-三烷基脲的制備方法。(在實(shí)施例中的其它三烷基脲按相同方式制備)將N，N’-二甲基脲(10．0g)和二-正丁胺(14．6 g)的混合物緩慢加熱至150℃。在該溫度下有氣體逸出，并在150-160℃下持續(xù)加熱大約2．5小時(shí)。將液態(tài)的粗產(chǎn)物放置于一個(gè)分液漏斗中，用大約30毫升水洗滌。然后，加入大約20毫升甲苯，以溶解有機(jī)層，接著用20毫升5M HCl洗滌該溶液。這時(shí)產(chǎn)生大量的熱量。進(jìn)一步用水、稀釋的碳酸氫鈉溶液洗滌該有機(jī)層，最后用水洗滌兩次以上。在無(wú)水硫酸鎂上干燥該溶液，過濾，在一臺(tái)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上除去甲苯，得到12．8g無(wú)色油(產(chǎn)率為61％)。將這種油固化數(shù)天，得到一種蠟狀白色固體(熔點(diǎn)為46-48℃)。
在下列實(shí)施例中，采用最大氣泡壓力法，在發(fā)泡率為0．1-20氣泡／秒(b／s)的條件下，得到各種化合物的含水溶液的動(dòng)態(tài)表面張力數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)提供了從接近平衡(0．1b／s)到極高表面產(chǎn)生率(20b／s)條件下的一種表面活性劑的性能資料。實(shí)際上，高發(fā)泡率對(duì)應(yīng)于金屬版印刷中的高印刷速率，涂料應(yīng)用中的高噴涂或輥壓速率，農(nóng)業(yè)用制品的快速應(yīng)用速率，以及電子應(yīng)用中可產(chǎn)生微氣泡夾帶的條件。實(shí)施例2制備N，N-二異丁基-N-’甲基脲(DIBMU)的含水溶液，并采用上述操作測(cè)量它們的表面張力。數(shù)據(jù)列于表1。
表1
這些結(jié)果表明，N，N-二異丁基-N’-甲基脲可有效降低水的表面張力。以前并未認(rèn)為三烷基脲具有降低含水體系表面張力的能力。特別值得注明的是該化合物在迅速產(chǎn)生表面的條件下的性能。甚至是在極高表面產(chǎn)生率條件下，N，N-二異丁基-N’-甲基脲的1wt％水溶液的表面張力也維持在37達(dá)因／厘米以下。在用于高速應(yīng)用，特別是用于低能量表面的水基涂料、油墨、和農(nóng)業(yè)用制品的制備中，這種在高表面產(chǎn)生率下的突出性能將是非常重要的。
實(shí)施例3制備N-丁基-N-乙基-N’-甲基脲(BEMU)的含水溶液，并采用上述操作測(cè)量它們的表面張力。數(shù)據(jù)列于表2。
表2
表2的數(shù)據(jù)說明，加入N-丁基-N-乙基-N’-甲基脲也能夠降低含水組合物的表面張力，并且甚至是在表面快速產(chǎn)生的條件下，也可維持低表面張力。雖然這種材料不如N，N-二異丁基-N’-甲基脲有效，但是，甚至是在20b／s的速率下，3．0wt％溶液的表面張力也可維持在40達(dá)因／厘米以下，5wt％溶液的表面張力也可維持在35達(dá)因／厘米以下。
實(shí)施例4制備N，N-二正丁基-N’-甲基脲(DNBMU)的含水溶液，并采用上述操作測(cè)量它們的表面張力。數(shù)據(jù)列于表3。
表3
顯而易見，N，N-二正丁基-N’-甲基脲比N-丁基-N-乙基-N’-甲基脲更有效；即，降低等量的表面張力所需的表面活性劑更少。甚至是在20b／s的速率下，采用在水中含量為0．5wt％的DNBMU也可使水的表面張力維持在39達(dá)因／厘米以下。比較而言，降低等量的表面張力必須使用含量為3．0wt％的BEMU。
實(shí)施例5制備N，N-二戊基-N’-甲基脲(DAMU)的含水溶液，并采用上述操作測(cè)量它們的表面張力。數(shù)據(jù)列于表4。
表4
N，N-二戊基-N’-甲基脲比N，N-二異丁基-N’-甲基脲更有效，特別是在表面產(chǎn)生不很迅速的條件下。在0．1b／s下，該表面活性劑的0．09wt％含水溶液所提供的表面張力低于40達(dá)因／厘米，但是在20b／s下，表面張力升高至幾乎為50達(dá)因／厘米。因此，DAMU將被用在表面產(chǎn)生率不是非常高的應(yīng)用中，特別是用于那些如果需要只采用低水平的表面活性劑的應(yīng)用中。
實(shí)施例6采用ASTM D 1173-53的操作，檢測(cè)N，N-二異丁基-N’-甲基脲，N-丁基-N-乙基-N’-甲基脲，N，N-二正丁基-N’-甲基脲和N，N-二戊基-N’-甲基脲的0．1wt％溶液的發(fā)泡性能。在該試驗(yàn)中，將0．1wt％的表面活性劑溶液從一根升高的泡沫吸管加入到含有相同溶液的泡沫接收器中。測(cè)量在添加完成時(shí)的泡沫高度(“最初泡沫高度”)，并記錄下泡沫在氣-液界面下消散所需的時(shí)間(“至0泡沫的時(shí)間”)。該試驗(yàn)對(duì)比了各種表面活性劑溶液之間的發(fā)泡特征。一般而言，在涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液和農(nóng)業(yè)用制劑中，并不需要泡沫，因?yàn)樗共僮鞲鼜?fù)雜化，可產(chǎn)生涂層和印刷缺陷，并且使農(nóng)業(yè)用材料不能有效應(yīng)用。數(shù)據(jù)列于表5。
表5泡沫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)化合物 最初泡沫高度(cm)至0泡沫的時(shí)間N，N-二異丁基-N’-甲基脲 1．9 13sN-丁基-N-乙基-N’-甲基脲 4．0 6sN，N-二正丁基-N’-甲基脲 1．0 21sN，N-二戊基-N’-甲基脲 0．4 3s含水體系中的表面活性劑在平衡和動(dòng)態(tài)條件下降低表面張力的能力對(duì)水基涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液、農(nóng)業(yè)用組合物、抗光蝕劑顯影和電子領(lǐng)域洗滌劑組合物的性能是非常重要的。低平衡表面張力可使應(yīng)用之后具有優(yōu)良性能。低動(dòng)態(tài)表面張力可在動(dòng)態(tài)應(yīng)用條件下使?jié)櫇窈头稚⑿栽鰪?qiáng)，從而使制劑的作用更有效，并且缺陷更少。在水基涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液、農(nóng)業(yè)和抗光蝕劑溶液以及電子領(lǐng)域洗滌劑組合物中，不希望形成泡沫，因?yàn)樗共僮鲝?fù)雜化，并且可產(chǎn)生缺陷或?qū)е聭?yīng)用無(wú)效。
在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，無(wú)法預(yù)料三烷基脲將具有表面活性。盡管，在洗滌劑應(yīng)用中已經(jīng)研究了脲，但它們的作用表現(xiàn)為對(duì)慣用洗滌劑的輔助作用，而不像表面活性劑本身的作用。特別是，從現(xiàn)有技術(shù)未明顯發(fā)現(xiàn)相對(duì)較短鏈的三烷基脲的表面活性?，F(xiàn)有技術(shù)未發(fā)現(xiàn)的特殊性能是，在高表面產(chǎn)生率條件下，在降低含水組合物的表面張力中脲所顯示出的突出動(dòng)態(tài)性能。
工業(yè)應(yīng)用聲明本發(fā)明提供了適合于降低水基涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液、農(nóng)業(yè)、抗光蝕劑顯影和電子領(lǐng)域洗滌劑組合物中的平衡表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力的組合物。
權(quán)利要求
1．將一種水基組合物涂料應(yīng)用于一個(gè)表面，使之部分或完全覆蓋該表面的方法，上述組合物包含一種無(wú)機(jī)或有機(jī)化合物，和一種有效量的用于降低該組合物動(dòng)態(tài)表面張力的表面活性劑，改進(jìn)之處在于包括采用了具有下列結(jié)構(gòu)的一種三烷基脲作為表面活性劑 其中，R1和R2是C2-C6烷烴基，R3是甲基或乙基，并且在R1、R2和R3中的碳原子總數(shù)為6-14。
2．權(quán)利要求1的方法，其中，水基組合物選自于含水有機(jī)涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液、農(nóng)業(yè)、抗光蝕劑顯影和電子領(lǐng)域的洗滌劑組合物。
3．權(quán)利要求2的方法，其中，根據(jù)最大氣泡壓力法，在23℃和1氣泡／秒的條件下，在水中濃度≤5wt％的三烷基脲的含水溶液的動(dòng)態(tài)表面張力小于45達(dá)因／厘米。
4．權(quán)利要求2的方法，其中，R1和R2所含的碳原子總數(shù)為6-12。
5．權(quán)利要求4的方法，其中，R1和R2所含的碳原子總數(shù)為8-10。
6．權(quán)利要求1的方法，其中，R3為甲基。
7．權(quán)利要求1的方法，其中，上述三烷基脲為N，N-二異丁基-N’-甲基脲、N-丁基-N-乙基-N’-甲基脲、N，N-二正丁基-N’-甲基脲或N，N-二戊基-N’-甲基脲。
8．權(quán)利要求2的方法，其中，上述三烷基脲為N，N-二異丁基-N’-甲基脲。
9．權(quán)利要求3的方法，其中，在20氣泡／秒條件下進(jìn)行測(cè)量。
10．一種含水組合物，該組合物包含在水中的一種無(wú)機(jī)化合物，該無(wú)機(jī)物是一種礦石或一種顏料，或一種有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物是一種顏料、一種可聚合的單體、一種低聚樹脂、一利聚合樹脂；一種去污劑，一種除草劑，一種殺蟲劑或者一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，以及一種有效量的用于降低該組合物動(dòng)態(tài)表面張力的三烷基脲，該三烷基脲的結(jié)構(gòu)為 其中，R1和R2是C2-C6烷烴基，R3是甲基或乙基，并且在R1、R2和R3中的碳原子總數(shù)為6-14。
11．權(quán)利要求10的含水組合物，其中，根據(jù)最大氣泡壓力法，在23℃和1氣泡／秒的條件下，在水中濃度≤5wt％的三烷基脲的含水溶液的動(dòng)態(tài)表面張力小于45達(dá)因／厘米。
12．權(quán)利要求11的含水組合物，其中，R1和R2所含的碳原子總數(shù)為6-12。
13．權(quán)利要求11的含水組合物，其中，R1和R2所含的碳原子總數(shù)為8-10。
14．權(quán)利要求10的含水組合物，其中，R3為甲基。
15．權(quán)利要求11的含水組合物，其中，上述三烷基脲為N，N-二異丁基-N’-甲基脲、N-丁基-N-乙基-N’-甲基脲、N，N-二正丁基-N’-甲基脲或N，N-二戊基-N’-甲基脲。
16．權(quán)利要求10的含水組合物，其中，三烷基脲為N，N-二異丁基-N’-甲基脲。
17．權(quán)利要求11的含水組合物，其中，在20氣泡／秒條件下進(jìn)行測(cè)量。
18．權(quán)利要求10的組合物，其中，該組合物為一種包含在水中為30-80wt％的涂料組合物的水合有機(jī)涂料組合物，該涂料組合物包含下列組份0-50wt％顏料分散劑、磨碎的樹脂或它們的混合物；0-80wt％上色顏料、體質(zhì)顏料、抗腐蝕顏料、其它顏料類型或它們的混合物；5-99．9wt％ 水基的、水分散的或水溶性的樹脂或它們的混合物；0-30wt％潤(rùn)滑劑、抗菌劑、加工助劑、消泡劑或它們的混合物；0-50wt％聚結(jié)劑或其它溶劑；0．01-10wt％表面活性劑、潤(rùn)濕劑、流動(dòng)和均勻化試劑或它們的混合物；0．01-20wt％三烷基脲。
19．權(quán)利要求10的組合物，其中，該組合物為一種包含在水中為20-60wt％的油墨組合物的含水油墨組合物，該油墨組合物包含下列組份1-50wt％ 顏料；0-50wt％ 顏料分散劑、磨碎的樹脂或它們的混合物；0-50wt％ 在樹脂溶液賦形劑中的粘土堿；5-99wt％ 水基／水分散／水溶性樹脂或它們的混合物；0-30wt％ 聚結(jié)劑或其它溶劑；0．01-10wt％ 加工助劑、消泡劑、增溶劑或它們的混合物；0．01-10wt％ 表面活性劑、潤(rùn)濕劑或它們的混合物；和0．01-20wt％ 三烷基脲。
20．權(quán)利要求10的組合物，其中，該組合物為一種包含在水中為0．01-80wt％的農(nóng)業(yè)用組合物的含水農(nóng)業(yè)用組合物，該農(nóng)業(yè)用組合物包含下列組份0．1-50wt％ 除草劑、殺蟲劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑或它們的混合物；0．01-10wt％ 表面活性劑；0-5wt％ 染料；0-20wt％ 增粘劑、穩(wěn)定劑、輔助表面活性劑、凝膠抑制劑、消泡劑或它們的混合物；0-25wt％ 抗凍劑；和0．01-50wt％ 三烷基脲。
21．權(quán)利要求10的組合物，其中，該組合物為一種包含在水中為30-70wt％的噴泉溶液組合物的含水噴泉溶液組合物，該噴泉溶液組合物包含下列組份0．05-10wt％ 可形成薄膜的水溶性大分子；1-25wt％ 乙醇、甘油或水溶性的或可制成水溶性的含2-12個(gè)碳原子的多元醇0．01-20wt％ 水溶性有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸或它們的一種鹽；0．01-5wt％ 三烷基脲。
22．權(quán)利要求10的組合物，其中，該組合物為一種包含在水中為30-65wt％的粘合劑組合物的含水粘合劑組合物，該粘合劑組合物包含下列組份50-99wt％ 聚合樹脂；0-50wt％ 增粘劑；0-0．5wt％ 消泡劑；和0．5-2wt％三烷基脲。
23．權(quán)利要求10的組合物，其中，該組合物為一種含水的包含下列組份的含水電子領(lǐng)域滌劑組合物0．1-3wt％ 氫氧化三甲銨；0-4wt％ 苯酚化合物；和10-10，000ppm 三烷基脲。
全文摘要
本發(fā)明涉及水基組合物,特別是涂料、油墨、粘合劑、噴泉溶液、農(nóng)業(yè)和抗光蝕劑顯影劑組合物,它通過加入表面張力降低量的某些蘋果酸二酯化合物而顯示出降低的平衡表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力,上述化合物的結(jié)構(gòu)為:其中,R
文檔編號(hào)B05D7/24GK1293221SQ0013144
公開日2001年5月2日 申請(qǐng)日期2000年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月18日
發(fā)明者J·A·馬瑟爾拉, K·R·拉斯拉, R·L·福爾克斯 申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司