專利名稱：烷基化氨基醚表面活性劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及烷基化氨基醚在水基體系中降低表面張力的應(yīng)用。
由于表面張力的降低說明基質(zhì)在實際配方中的潤濕得到提高，所以在水成涂料、油墨、粘合劑、和農(nóng)用配方中，降低水表面張力的能力是非常重要的。在水基體系中，表面張力的降低一般是通過加入表面活性劑而實現(xiàn)的。因表面活性劑的加入而產(chǎn)生的性能特征包括提高的表面覆蓋度、較少的缺陷、和更均勻的分布。當體系靜止時，其平衡表面張力性能是重要的。然而，在需要高表面產(chǎn)生率的應(yīng)用中，在動態(tài)條件下降低表面張力的能力是非常重要的。這些應(yīng)用包括涂料的噴灑、輥涂和涂刷，或農(nóng)用配方的噴灑，或高速凹版或噴墨印刷。動表面張力是一基本參數(shù)，該參數(shù)可用于度量表面活性劑降低表面張力的能力，并能夠在這種高速應(yīng)用條件下產(chǎn)生潤濕作用。
傳統(tǒng)的非離子表面活性劑，如烷基苯酚或醇乙氧化物、和環(huán)氧乙烷(EO)/環(huán)氧丙烷(PO)共聚物具有優(yōu)異的平衡表面張力性能，但它們總的特征在于，具有不好的動表面張力降低效果。作為對比，某些陰離子表面活性劑，如二烷基磺基丁二酸鈉可產(chǎn)生良好的動態(tài)效果，但這些物質(zhì)泡沫非常多，而且使成品涂料具有水敏性。
需要有一族產(chǎn)生良好平衡和動表面張力性能的表面活性劑，而且是低泡沫的、在室溫下為液體以便于處理、并在堿性條件下穩(wěn)定，因此它在涂料、油墨、粘合劑、和農(nóng)用配方工業(yè)中得到廣泛認可。
在如涂料、油墨、和農(nóng)用配方的應(yīng)用中，降低平衡和動表面張力的重要性是本領(lǐng)域所熟知的。
低動表面張力在水成涂料的應(yīng)用中是非常重要的。在施瓦茨(Schwartz,J.)的論文“低動表面張力在水成涂料的重要性”(TheImportance of Low Dynamic Surface Tension in Waterborne Coatings”，涂料工藝雜導(dǎo)(Journal of Coating Technology,1992年9月)中，討論了水成涂料中的表面張力性能，而且還討論了這些涂料中的動表面張力。該文評估了幾種表面活性劑的平衡和動表面張力。需要指出的是，在水成涂料中，低動表面張力是獲得優(yōu)異成膜的一個重要因素。一些動態(tài)涂料應(yīng)用方法，需要具有低動表面張力的表面活性劑以防止諸如收縮、陷穴、和泡沫等缺陷。
農(nóng)用品的有效應(yīng)用也高度取決于配方的動表面張力性能。在維爾施(Wirth,W.)；斯塔普(Storp,S.)；雅可柏森(Jacobsen,W.)的論文“控制葉片保留農(nóng)用噴曬溶液的機理”(Mechanisms Controlling Leaf Retention ofAgriculture Spray Solutions)，農(nóng)藥科學(xué)(Pestic.Sci,1991,33,411-420)中，研究了農(nóng)用配方的動表面張力與這些配方保留在葉片上的能力之間的相互關(guān)系。這些研究人員發(fā)現(xiàn)，保留值與動表面張力之間具有良好的相互關(guān)系，其中具有低動表面張力的配方，其保留作用更為有效。
低動表面張力在高速印刷中也是重要的，論文“用表面活性劑配制VOC符合環(huán)保法規(guī)的水基油墨”(Using Surfactants to Formulate VOCCompliant Waterbased Inks)密地納；蘇托維奇(Medina,S.W.；Sutovixh,M.N.)，美國油墨制造廠(Am.Ink Maker1994,72(2),32-38)對此進行了討論。在該論文中，據(jù)稱平衡表面張力(EST’s)僅與靜態(tài)油墨體系有關(guān)。然而，在使用油墨的動態(tài)高速印刷條件下，EST值不是好的性能標記。而動表面張力則是一種更合適的性能。該動態(tài)測量值在高速印刷過程中，表示表面活性劑遷移至新產(chǎn)生的油墨/基質(zhì)界面以產(chǎn)生潤濕作用的能力。
美國專利5,098,478公開的水基油墨組合物包含水、顏料、非離子表面活性劑、和該非離子表面活性劑的加溶劑。為了進行書刊凹版印刷，油墨組合物的動表面張力必須降低到約25至40達因/厘米的范圍，以保證不會遇到印刷性問題。
美國專利5,562,762公開一種含水噴墨，它包含水、溶解染料和具有兩個聚乙氧化物取代基的叔胺，還公開低動表面張力在噴墨印刷中是重要的在有機化學(xué)雜志(J.Org.Chem.1986,51,5373-5383)；四面體字體(Tetrahedron Letters)1986,27,327-330中，高托(Gatto)等人描述了幾種具有結(jié)構(gòu)
的烷基化氨基醚，其中R=R’=CH2CH2OCH3、CH2Ph、CH2C6H4-2-OCH3、和CH2-2-呋喃基。這些化合物被用作合成雙臂式套索醚(bibracchial lariat ethers)的中間體。
前述論文還描述了具有結(jié)構(gòu)
的化合物，其中R=R’=(CH2)3CH3、(CH2)5CH3、CH2CH2OCH3CH2Ph、和CH2-2-呋喃基。這些化合物被用作合成雙臂式套索醚的中間體。
在化學(xué)學(xué)會雜志化學(xué)信息(J.Chem.Soc.,Chem.Commun.1983,194-195)；有機化學(xué)雜志(J.Org.Chem.1984,49,4197-4203)中，阿尼利(Anelli)與其合作者描述了具有結(jié)構(gòu)
的烷基化氨基醚，其中R=(CH2)3CH3。這些研究人員還描述了具有結(jié)構(gòu)
的烷基化氨基醚，其中R=(CH2)3CH3或R=(CH2)7CH3。這些物質(zhì)被用于制備雙和三橋連聚噁多氮雜化合物(polyoxapolyazaheterophanes)。
在有機化學(xué)雜志(J.Org.Chem.1989,54,4061-4067)；四面體字體(Tetrahedron Letters 1988,29,3521-3524)；和雜環(huán)化學(xué)雜志(J.HeterocyclicChem.1989,26,565-569)中，布雷德肖(Bradshaw)、克雷可維克(Krakowiak)與合作者也描述了具有結(jié)構(gòu)
的氨基醚，其中R=(CH2)3CH3或CH2Ph。四面體字體(TetrahedronLetters)1977,48,4249-4250中，彼特雷尼克(Petranek)和路巴(Ryba)還描述了其芐基衍生物。該化合物被用作合成的聚噁冠狀化合物或其它大環(huán)化合物的中間體。
在四面體(Tetrahedron 1990,46,1163-1170)中，布雷德肖(Bradshaw)與其合作者描述了一種具有結(jié)構(gòu)
的烷基化氨基醚。另外，杜里茨(Duriez)等人在四面體(Tetrahedron1992,4347-4358)中描述了其N,N’-二芐基衍生物。它們被用作制備套索醚或其它大環(huán)物質(zhì)的中間體。
在捷克化學(xué)信息匯總(Collect.Czech..Chem.Commun.1996,61,622-626)中，霍斯戈倫(Hosgoren)等人描述了具有這種結(jié)構(gòu)
的化合物，其中R=CH3(CH2)6、CH3(CH2)7、CH3(CH2)8、或CH3(CH2)11。這些化合物被用于制備N,N’-二烷基二氮雜冠狀化合物。
美國專利4,946,924和美國專利4,927,912公開了具有式
的組合物，其中R為含有2至12個碳原子和2或3個羥基團的易烷氧基化多元醇的核，R’為氫或甲基，至少一個R”為異丙基而剩余的R”為氫或異丙基，n的數(shù)目應(yīng)足以使該分子具有約200至400的分子量，且m為正整數(shù)，其值為2或3。這些胺可用作環(huán)氧樹脂的固化劑。
英國專利2,191,419公開了一種具有式
的結(jié)構(gòu)。據(jù)稱，該物質(zhì)可用在洗滌溶液中，以選擇性地從含CO2的氣體，尤其天然氣和合成氣中去除H2S和其它的含S化合物(如，COS、CS2、和硫醇)。
在藥物雜志(Acta Pol.Pharm,1987,44,473-475,ActaPol.Pharm,1983,40,431-434,和Acta Pol.Pharm,1983,40,313-318)中，報道了具有式
的烷基化氨基醚，其中它被用作合成中間體。
本發(fā)明提供包含有機化合物的水基組合物，特別是有機涂料、油墨、和農(nóng)用組合物，由于加入了有效量的具有以下結(jié)構(gòu)R-HN(CH2)p[O(CH2)n]mO(CH2)qNH-R’的烷基化氨基醚化合物，因此該組合物具有降低的平衡和動表面張力，其中n為2-6,m為0-4,p和q為2-6，且R和R’獨立地為包含5-18個碳原子的烷基，所述烷基優(yōu)選地為支鏈的或其中連接到氮上的部位是在非末端碳上。本發(fā)明還提供一種方法通過加入這些烷基化氨基醚化合物而降低含水組合物的平衡和動表面張力。
本發(fā)明還提供了一種方法將含有機化合物的水基組合物用于表面，這樣可用該水基組合物部分地或全部地涂覆該表面，該組合物包含有效量的具有以上結(jié)構(gòu)的烷基化氨基醚化合物以降低該水基組合物的動表面張力。
在水基有機涂料、油墨、和農(nóng)用組合物中，使用這些烷基化氨基醚可以帶來一些明顯的優(yōu)點，這些優(yōu)點包括●配制水成涂料、油墨、和農(nóng)用組合物的能力，可以將其用于各種基質(zhì)，優(yōu)異地對含有雜質(zhì)的基質(zhì)表面和低能表面潤濕；●降低涂布或印刷缺陷，如桔皮缺陷和流動/勻涂缺陷的能力；●生成具有低揮發(fā)性有機物含量的水成涂料和油墨的能力，這使得這些表面活性劑對環(huán)境無害；●配制能夠進行高速應(yīng)用的涂料和油墨組合物的能力；●配制可在強堿、高溫環(huán)境下保持動表面張力性能的組合物的能力；●配制涂料、油墨、和粘合劑的能力，其中表面活性劑在固化過程中具有活性，可降低在自由表面活性劑存在下生成的最終產(chǎn)品的水敏性。
由于其優(yōu)異的表面活性劑性能和低泡沫性能，所以這些物質(zhì)可用于其中動和平衡表面張力的降低和低泡沫具有重要性的許多應(yīng)用中。這些應(yīng)用包括各種濕處理紡織操作，如纖維的染色、纖維酸化、和漂煮鍋沸騰，其中低泡沫性能是特別有利的；它們還可用于皂類、水基香料、洗發(fā)劑、和各種洗滌劑，其中，它們在降低表面張力的同時基本不產(chǎn)生任何泡沫的顯著能力是非常理想的。
本發(fā)明涉及具有結(jié)構(gòu)式R-HN(CH2)p[O(CH2)n]mO(CH2)qNH-R’的化合物的應(yīng)用，其中n為2-6，優(yōu)選地為2-4；m為0-4，優(yōu)選地為0-2；p和q為2-6，優(yōu)選地為2或3；且R和R’獨立地為包含5至18個碳原子，優(yōu)選地為5至8個碳原子的烷基，所述烷基為支鏈的或其中連接到氮上的部位是在一非末端碳上，該化合物可用于降低含有機化合物的水基組合物，特別是含有機化合物如聚合物樹脂、除草劑、殺蟲劑或植物生長調(diào)節(jié)劑的涂料、油墨、和農(nóng)用組合物中的平衡和動表面張力。最好是按照最大氣泡壓力法，在23℃和1氣泡/秒下，在水中濃度≤5重量％時，該烷基化氨基醚的水溶液動表面張力小于45達因/厘米。朗繆爾雜志(Langmuir 1986,2,428-432)描述了測量表面張力的最大氣泡壓力法，已將其列入?yún)⒖肌?br> 通過母體氨基醚與醛和酮的還原性烷基化反應(yīng)，烷基化氨基醚可用已確定的步驟來制備。該制備過程的基本情況是使醛或酮與氨基醚進行反應(yīng)，生成亞胺或烯胺中間體，然后，在合適的氫化反應(yīng)催化劑存在下，與氫反應(yīng)生成相應(yīng)的飽和衍生物。
亞胺或烯胺衍生物可以預(yù)制或可以現(xiàn)場制備。
該產(chǎn)物也可通過一合適二腈的還原性胺化反應(yīng)來制備。該反應(yīng)可用于說明乙二醇的氰乙基化衍生物
還原性烷基化和還原性胺化步驟是生產(chǎn)這些物質(zhì)的特別方法，但這些產(chǎn)物也可通過胺與氯烷基醚的反應(yīng)來制備。該反應(yīng)是為氯乙基醚和胺作說明
適用于還原性烷基化反應(yīng)的氨基醚起始原料包括具有結(jié)構(gòu)式H2N(CH2)p[O(CH2)n]mO(CH2)qNH2的化合物，其中n為2-6,m為0-4，且p和q為2-6。其具體實例包括氨乙基醚、1,2-二-氨基乙氧基乙烷、2-氨基乙氧基乙基醚、氨丙基醚、1,2-二-氨基丙氧基乙烷、3-氨基乙氧基乙基醚、和類似物。氨基丙氧基化合物可通過二醇與丙烯腈的反應(yīng)，然后通過氫化反應(yīng)來制備
適用于氨丙基化反應(yīng)的二醇包括1,2-乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇和類似物；二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、和類似物；二丙二醇、三丙二醇、和類似物。
適用于氨基醚上的烷基團，應(yīng)該具有足夠的碳原子以使該物質(zhì)產(chǎn)生表面活性(即，降低水的表面張力的能力)，但是碳原子數(shù)不應(yīng)多到足以降低其溶解性，以致于對特殊應(yīng)用來說，該物質(zhì)降低表面張力的能力不夠充分。一般來說，碳原子數(shù)的增加可提高所得烷基化氨基醚表面活性劑的功效(即，需要較少的表面活性劑就可達到給定的表面張力下降值)，但卻降低了其在高表面產(chǎn)生率條件下降低表面張力的能力(即，在降低動表面張力上不夠有效)。造成后一影響的原因為，由于碳原子數(shù)的增加一般可降低該物質(zhì)的水溶解性，因此減少了表面活性劑向新產(chǎn)生表面的擴散量。一般來說，在本發(fā)明的實踐中，最好使用水溶解度至少為0.005重量％，優(yōu)選地為0.01至2重量％，最優(yōu)選地為0.05至1.5重量％的烷基化氨基醚。
烷基團可以相同或不同。它們可以是支鏈的，或者連接到氮上的部位可以在一內(nèi)碳上。合適的烷基團衍生自C5至C8醛或酮的還原性烷基化反應(yīng)，優(yōu)選地衍生自甲基·異丁基酮或甲基·異戊基酮的還原性烷基化反應(yīng)。合適的C5至C8醛或酮的具體實例包括2-戊酮、3-戊酮、新戊醛、甲基·異丙基酮、2-己酮、3-己酮、甲基·叔丁基酮、乙基·異丙基酮、2-甲基己醛、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、3-辛酮、4-辛酮、2-乙基己醛、等。所選的具體碳基化合物和氨基醚取決于特定應(yīng)用所需的表面活性劑性能。
該烷基化氨基醚適用于水中含有無機化合物或有機化合物的含水組合物，該無機化合物為礦物或顏料，該有機化合物為顏料、可聚合單體如加成、縮合和乙烯基單體、低聚物樹脂、聚合物樹脂、洗滌劑、除草劑、殺蟲劑、或植物生長調(diào)節(jié)劑。對于含無機和/或有機化合物的水基組合物來說，所加烷基化氨基醚化合物的量應(yīng)能有效地降低其平衡和/或動表面張力。該有效量可以占含水組合物的0.001至20克/100毫升，優(yōu)選地為0.01至2克/100毫升。當然，最有效量取決于特定應(yīng)用和烷基化氨基醚的溶解性。
在含有本發(fā)明烷基化氨基醚的以下水基有機涂料、油墨、和農(nóng)用組合物中，該組合物中的其它所列組分是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的那些物質(zhì)。
本發(fā)明烷基化氨基醚表面活性劑可加入其中的典型水基有機涂料組合物，在一含水介質(zhì)中包含有30-80％固體含量的以下組分
本發(fā)明烷基化氨基醚表面活性劑可加入其中的典型水基油墨組合物，在一含水介質(zhì)中包含有20至60％固體含量的以下組分
本發(fā)明烷基化氨基醚表面活性劑可加入其中的典型水基農(nóng)用組合物，在一含水介質(zhì)中包含有0.1至80％成分含量的以下組分
實例1該實例說明制備氨乙基醚與甲基·異丁基酮(AEE/MIBK)的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物的過程。
將氨乙基醚(0.75摩爾)、甲基·異丁基酮(1.65摩爾)和10％Pd/C(總加入是的4重量％)裝入一升不銹鋼高壓釜中。密閉該反應(yīng)器，用氮然后用氫進行清洗。在3巴(50磅/英寸2)H2壓力下，將該反應(yīng)器中的內(nèi)容物加熱至90℃。將壓力升至8巴(120磅/英寸2)，在整個反應(yīng)過程(21.5小時)中，通過一滾筒調(diào)整裝置從一加侖壓載物中按需輸入氫以保持該壓力。通過GC/FID分析反應(yīng)器內(nèi)容物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有92.8面積％的二烷基化氨乙基醚
在116-118℃和0.20毫巴(0.15乇)下，由蒸餾提純該產(chǎn)物。
實例2該實例說明制備氨丙基醚與甲基·異丁基酮(APE/MIBK)的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物的過程。
還原性烷基化反應(yīng)所需的氨丙基醚是通過氰乙基醚的氫化反應(yīng)制備的。將鎳-鉻促進的海綿鈷催化劑(3.737克)和甲醇(200毫升)裝入一升不銹鋼高壓釜中。密閉該反應(yīng)器，用氮然后用氫進行清洗。然后將氨(1.68摩爾)裝入反應(yīng)器中。在7巴(100磅/英寸2)H2壓力下，將該反應(yīng)器中的內(nèi)容物加熱至70℃。將壓力升至55巴(800磅/英寸2)，然后以0.75毫升/分鐘的速度，將氰乙基醚(0.86摩爾)加入反應(yīng)器中。通過GC/FID分析反應(yīng)器內(nèi)容物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有96.3％的氨丙基醚
在60-63℃和0.53毫巴(0.4乇)下，由蒸餾提純該產(chǎn)物。
將氨丙基醚(0.38摩爾)、甲基·異丁基酮(0.84摩爾)和5％Pd/C(總加入量的4重量％)裝入一升不銹鋼高壓釜中。密閉該反應(yīng)器，用氮然后用氫進行清洗。在7巴(100磅/英寸2)H2壓力下，將該反應(yīng)器中的內(nèi)容物加熱至90℃。將壓力升至55巴(800磅/英寸2)，在整個反應(yīng)過程(4小時)中，通過一滾筒調(diào)整裝置從一加侖壓載物中按需輸入氫以保持該壓力。通過GC/FID分析反應(yīng)器內(nèi)容物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有93.7面積％的以下所示的二烷基化氨丙基醚。在130-134℃和0.79毫巴(0.6乇)下，由蒸餾提純該產(chǎn)物。
實例3該實例說明制備1,2-(二-3-氨基丙氧基)乙烷與甲基·異丁基酮(BAPE/MIBK)的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物的過程。
首先，所需的1,2-(二-3-氨基丙氧基)乙烷是通過1,2-二-(2-氰基乙氧基)乙烷的氫化反應(yīng)制備的。將鎳-鉻促進的海綿鈷(3.78克)和甲醇(200毫升)裝入一升不銹鋼高壓釜中。密閉該反應(yīng)器，用氮然后用氫進行清洗。然后將氨(1.82摩爾)裝入反應(yīng)器中。在7巴(100磅/英寸2)H2壓力下，將該反應(yīng)器中的內(nèi)容物加熱至70℃。將壓力升至55巴(800磅/英寸2)，然后以0.75毫升/分鐘的速度，將1,2-二(-2-氰基乙氧基)乙烷(0.53摩爾)加入反應(yīng)器中。通過GC/FID分析反應(yīng)器內(nèi)容物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有48.7％的二(3-氨基丙氧基)乙烷。在90-94℃和0.53毫巴(0.4乇)下，由蒸餾提純該產(chǎn)物。
將二(3-氨基丙氧基)乙烷(0.11摩爾)、甲基·異丁基酮(0.24摩爾)和5％Pd/C(總加入量的4重量％)裝入一升不銹鋼高壓釜中。密閉該反應(yīng)器，用氮然后用氫進行清洗。在7巴(100磅/英寸2)H2壓力下，將該反應(yīng)器中的內(nèi)容物加熱至90℃。將壓力升至55巴(800磅/英寸2)，在整個反應(yīng)過程(5.5小時)中，通過一滾筒調(diào)整裝置從一加侖壓載物中按需輸入氫以保持該壓力。通過GC/FID分析反應(yīng)器內(nèi)容物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有91.5面積％的二烷基化1,2-二-(3-氨基丙氧基)乙烷。在140-142℃和0.53毫巴(0.4乇)下，通過蒸餾提純產(chǎn)物。
實例4該實例說明制備二-3-(氨丙氧基乙基)醚與甲基·異丁基酮(BAPEE/MIBK)的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物的過程。
將二-3-(氨丙氧基乙基)醚(0.5摩爾)、甲基·異丁基酮(1.2摩爾)和5％Pd/C(總加入量的3重量％)裝入一升不銹鋼高壓釜中。密閉該反應(yīng)器，用氮然后用氫進行清洗。在7巴(100磅/英寸2)H2壓力下，將該反應(yīng)器中的內(nèi)容物加熱至90℃。將壓力升至55巴(800磅/英寸2)，在整個反應(yīng)過程(5小時)中，通過一滾筒調(diào)整裝置從一加侖壓載物中按需輸入氫以保持該壓力。通過GC/FID分析反應(yīng)器內(nèi)容物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有97.9面積％以下所示的二烷基化二-3-(氨丙氧基乙基)醚。在160-164℃和0.13毫巴(0.1乇)下，由蒸餾提純該產(chǎn)物。
實例5對于實例1的二烷基化氨基醚的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物來說，其水溶液的動表面張力數(shù)據(jù)可這樣得到在0.1氣泡/秒(b/s)至20b/s的氣泡速率下，使用最大氣泡壓力法進行測定。從近平衡(0.1b/s)至非常高的表面產(chǎn)生率(20b/s)，這些數(shù)據(jù)提供了有關(guān)表面活性劑在該范圍內(nèi)條件下的性能方面的情況。實際上，高氣泡速率對應(yīng)于平板印刷中的高印刷速度，涂料應(yīng)用中的高噴灑速率或輥涂率，以及農(nóng)產(chǎn)品的快使用速率。表1給出了這些數(shù)據(jù)。
表1動表面張力 (達因/厘米) --AEE/MIBK2濃度 0.1b/s 1b/s6bls15b/s 20b/s(重量％)0.0337.9 39.042.847.948.20.0534.7 35.437.640.941.90.0732.4 33.034.536.837.70.1 30.3 30.831.833.434.10.1527.6 27.928.730.130.60.2 26.7 26.927.428.829.3表1中的結(jié)果表明對于實例1中的AEE/MIBK2的0.1重量％含水溶液，在0.1b/s下的表面張力為30.3達因/厘米。而在20b/s的高表面產(chǎn)生率下進行測量，AEE/MIBK2含水溶液的表面張力為34.1達因/厘米。當然，在水成涂料、油墨、粘合劑、和農(nóng)用配方中，這種在各種條件下降低水的表面張力的顯著能力是有其實用性的。
AEE和MIBK的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物的溶解度極限值為約0.2重量％。這意味著如果在特定應(yīng)用中需要較低的表面張力，可向該配方中加入其它物質(zhì)；在0.2重量％的濃度下，表面張力為26.7達因/厘米。即使在20b/s下，AEE/MIBK的0.2重量％溶液的表面張力為29.3達因/厘米。由于使水基涂料、油墨、和農(nóng)用配方具有高印刷速度或應(yīng)用率，所以，在這些高表面產(chǎn)生率下的提高性能可產(chǎn)生優(yōu)異的生產(chǎn)率。
實例6制備出實例2的二烷基化氨丙基醚的含水溶液，然后使用上述步驟來測定它們的動表面張力性能。表2給出了這些數(shù)據(jù)。
表2動表面張力(達因/厘米)--APE/MIBK2濃度0.1b/s1b/s6b/s15b/s 20b/s(重量％)0.1 30.8 31.332.634.434.90.15 29.3 29.930.132.933.3表2中的這些結(jié)果表明AEE/MIBK2在水中的0.1重量％溶液具有突出的性能。在水成涂料、油墨、粘合劑、和農(nóng)用配方中，這種降低水的表面張力的能力很具有實用性。
實例7制備出實例3的二烷基化1,2-二-(3-氨基丙氧基)乙烷(BAPE/MIBK2)的水溶液，然后使用上述步驟來測定它們的動表面張力性能。表3給出這些數(shù)據(jù)。
表3動表面張力(達因/厘米) --BAPE/MIBK2濃度 0.1b/s 1b/s 6b/s15b/s 20b/s(重量％)0.1 35.5 36.0 37.238.739.20.2 31.6 32.0 32.933.834.10.5 29.7 29.8 30.130.831.0這些結(jié)果表明對于該物質(zhì)在0.1重量％使用含量下的溶液來說，其所產(chǎn)生的表面張力可以證明其在各種水成應(yīng)用中的優(yōu)異性。在20b/s的高表面產(chǎn)生率下，BAPE/MIBK的0.1重量％溶液的性能為39.2達因/厘米。因為BAPE/MIBK具有較高的溶解度，所以能夠達到不能簡單地通過已有技術(shù)表面活性劑得到的性能特征。因此，BAPE/MIBK2可用于能夠高速應(yīng)用的涂料、油墨、和農(nóng)用配方。
實例8制備出實例4的二-(3-氨基丙氧基乙基)醚與甲基·異丁基酮(BAPEE/MIBK2)還原性烷基化的水溶液，然后使用上述步驟來測定它們的動表面張力性能。表4給出了這些數(shù)據(jù)。
表4動表面張力(達因/厘米)--BAPEE/MIBK2濃度 0.1b/s 1b/s 6b/s15b/s 20b/s(重量％)0.1 39.2 39.7 40.842.042.20.5 30.6 30.7 31.031.832.2這些數(shù)據(jù)表明BAPEE/MIBK2可有效地降低水的表面張力，而且在0.5重量％的使用含量下，該物質(zhì)的性能是突出的。
實例9對于本發(fā)明產(chǎn)物的還原性烷基化產(chǎn)物的0.1重量％溶液，使用基于ASTM D 1173-53的步驟來檢測其發(fā)泡性能。在該試驗中，由高架泡沫吸管將表面活性劑的0.1重量％溶液加入含有相同溶液的泡沫接收器中。加入完成之后，測定泡沫高度(“起始泡沫高度”)并記錄泡沫消失所需的時間(“到?jīng)]有泡沫的時間”)。該試驗為各種表面活性劑溶液提供了在發(fā)泡性能上的對比。一般來說，在涂料、油墨、和農(nóng)用配方中，泡沫是不好的，因為造成使用過程的復(fù)雜化，并可導(dǎo)致涂布和印刷缺陷、以及農(nóng)用品的低效應(yīng)用。表5給出了這些泡沫方面的數(shù)據(jù)。
表5泡沫試驗數(shù)據(jù)化合物起始泡沫高度(厘米) 到?jīng)]有泡沫的時間APE/MIBK2 1.0 2秒BAPE/MIBK2 2.6 8秒BAPEE/MIBK2 3.1 5秒表5中的數(shù)據(jù)表明本發(fā)明化合物形成很少的泡沫，而且所形成的泡沫可迅速地消失。因此可以預(yù)料，這些物質(zhì)在用于涂料、油墨、和農(nóng)用配方時具有所需性能。
在水基涂料、油墨、粘合劑、和農(nóng)用配方的性能中，表面活性劑降低含水體系在平衡和動態(tài)條件下的表面張力的能力是非常重要的。低平衡表面張力使得所在體系的優(yōu)異性能得以在應(yīng)用后表現(xiàn)出來。低動表面張力可導(dǎo)致潤濕性和擴散性在動態(tài)應(yīng)用條件下的增加，導(dǎo)致配方的更有效應(yīng)用以及較少的缺陷。在水成涂料、油墨、粘合劑、和農(nóng)用配方中，泡沫的形成一般是不好的，因為它造成使用過程的復(fù)雜化，并能引起缺陷或?qū)е碌托?yīng)用。
此外，這些物質(zhì)是低粘度液體，因此容易使用。
本發(fā)明提供了適用于在水基組合物中降低平衡和動表面張力的物質(zhì)。
權(quán)利要求
1．一種方法將水基組合物用于表面以部分地或完全地包覆該表面，該組合物包含一有機化合物和一有效量降低該組合物動表面張力的表面活性劑，其改進包括使用一種具有結(jié)構(gòu)R-HN(CH2)p[O(CH2)n]mO(CH2)qNH-R’的烷基化氨基醚作為表面活性劑，其中n為2-6,m為0-4,p和q為2-6，且R和R’獨立地為一包含5至18個碳原子的烷基團。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中按照最大氣泡壓力法，在23℃和1氣泡/秒下，在水中濃度≤5重量％時，該烷基化氨基醚的含水溶液的動表面張力小于45達因/厘米。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中n為2-4,m為0-2,p和q為2或3，且R和R’獨立地為一包含5至8個碳原子的烷基團。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該烷基團為支鏈的，或其中連接到氮上的部位是在一非末端碳上。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該烷基化氨基醚是氨乙基醚與甲基·異丁基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該烷基化氨基醚是氨丙基醚與甲基·異戊基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該烷基化氨基醚是1,2-(二-3-氨基丙氧基)乙烷與甲基·異丁基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該烷基化氨基醚是二-3-(氨丙氧基乙基)醚與甲基·異丁基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
9．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中測量是在20氣泡/秒下進行的。
10．一種含水組合物在水中含有一無機化合物、或一有機化合物、和一有效量降低該組合物動表面張力的烷基化氨基醚，該無機化合物為礦物或顏料；該有機化合物為顏料、可聚合單體、低聚物樹脂、聚合物樹脂、洗滌劑、除草劑、殺蟲劑、或植物生長調(diào)節(jié)劑，該烷基化氨基醚具有按結(jié)構(gòu)式R-HN(CH2)p[O(CH2)n]mO(CH2)qNH-R’所示的結(jié)構(gòu)，其中n為2-6,m為0-4,p和q為2-6，且R和R’獨立地為包含5至18個碳原子的烷基團。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的組合物，其中按照最大氣泡壓力法，在23 C和1氣泡/秒下，在水中濃度≤5重量％時，該烷基化氨基醚的含水溶液的動表面張力小于45達因/厘米。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的組合物，其中n為2-4,m為0-2,p和q為2或3，且R和R’獨立地為一包含5-8個碳原子的烷基團。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的組合物，其中該烷基團為支鏈的，或其中連接到氮上的部位是在一非末端碳上。
14．根據(jù)權(quán)利要求10所述的組合物，其中該烷基化氨基醚是氨乙基醚與甲基·異丁基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
15．根據(jù)權(quán)利要求10所述的組合物，其中該烷基化氨基醚是氨丙基醚與甲基·異戊基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
16．根據(jù)權(quán)利要求10所述的組合物，其中該烷基化氨基醚是1,2-(二-3-氨基丙氧基)乙烷與甲基·異丁基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
17．根據(jù)權(quán)利要求10所述的組合物，其中該烷基化氨基醚是二-3-(氨丙氧基乙基)醚與甲基·異丁基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
18．根據(jù)權(quán)利要求10所述的組合物是一種包含30-80重量％組分的有機涂料組合物，其組分包括0至50重量％的顏料分散劑、研磨樹脂或其混合物；0至80重量％的著色顏料、填充顏料、抗腐蝕顏料、其它類型顏料或其混合物；5至99.9重量％的水成樹脂、水可分散樹脂、或水溶樹脂、或其混合物；0至30重量％的滑動添加劑、抗微生物劑、加工助劑、消泡劑或其混合物；0至50重量％的組合溶劑或其它溶劑；0.01至10重量％的表面活性劑、潤濕劑，流動和勻涂劑、或其混合物；以及0.01至5重量％的烷基化氨基醚。
19．根據(jù)權(quán)利要求10所述的組合物是一種包含20-60重量％組分的油墨組合物，其組分包括1至50重量％的顏料；0至50重量％的顏料分散劑、研磨樹脂或其混合物；0至50重量％的在樹脂溶液載體中的粘土基質(zhì)；5至99重量％的水成樹脂、水可分散樹脂、水溶樹脂或其混合物；0至30重量％的組合溶劑；0.01至10重量％的加工助劑、消泡劑、加溶劑或其混合物；0.01至10重量％的表面活性劑、潤濕劑或其混合物；以及0.01至5重量％的烷基化氨基醚。
20．根據(jù)權(quán)利要求10所述的組合物是一種包含0.1-80重量％組分的農(nóng)用組合物，其組分包括0.1至50重量％的殺蟲劑、植物生長調(diào)節(jié)劑或其混合物；0至5重量％的染料；0至20重量％的增稠劑、穩(wěn)定劑、輔助表面活性劑、凝膠抑制劑、消泡劑或其混合物；0至25重量％的防凍劑；0至50重量％的組合溶劑或其它溶劑；0.01至10重量％的表面活性劑；以及0.1至50重量％烷基化氨基醚。
21．一種包含烷基化氨基醚的組合物，該烷基化氨基醚具有按結(jié)構(gòu)式R-HN(CH2)p[O(CH2)n]mO(CH2)qNH-R’所示的結(jié)構(gòu)，其中n為2-4,m為0-2,p和q為2或3，且R和R’獨立地為一包含5至8個碳原子的烷基團，該烷基團為支鏈的或其中連接到氮上的部位是在一非末端碳上。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的組合物，其中該烷基化氨基醚是氨乙基醚與甲基·異丁基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
23．根據(jù)權(quán)利要求21所述的組合物，其中該烷基化氨基醚是氨丙基醚與甲基·異戊基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
24．根據(jù)權(quán)利要求21所述的組合物，其中該烷基化氨基醚是1,2-(二-3-氨基丙氧基)乙烷與甲基·異丁基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
25．根據(jù)權(quán)利要求21所述的組合物，其中該烷基化氨基醚是二-3-(氨丙氧基乙基)醚與甲基·異丁基酮的還原性烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明提供通過加入表面張力降低有效量的某種烷基化氨基醚化合物而具有降低的平衡和動表面張力的水基組合物,特別是涂料、油墨、和農(nóng)用組合物,該烷基化氨基醚具有結(jié)構(gòu)式R－HN(CH
文檔編號C07C217/42GK1234292SQ9910416
公開日1999年11月10日 申請日期1999年3月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月20日
發(fā)明者K·R·拉斯拉, K·E·明尼克, R·V·C·卡爾 申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司