СОПОЛИМЕРНЫЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА
COPOLYMER SURFACTANTS

Данная заявка включает преимущества предварительной заявки США №60/496366, поданной 18 августа 2003 года (№11419-003-888 в досье компании Pennie & Edmonds LLP), описание которой во всей своей полноте включается в настоящий документ для справки.
Область техники
Настоящее изобретение относится к сополимерным поверхностно-активным веществам и к их использованию, например, в покрытиях, таких как эмульсионная краска и краска, содержащая растворитель, и к способу диспергирования окрашенных пигментов при использовании сополимерного поверхностно-активного вещества, к композициям красителей, в которых благодаря действию сополимерного поверхностно-активного вещества изобретения диспергируют, по меньшей мере, один пигмент, к краске, которая содержит композицию красителя изобретения, и к способу получения краски, содержащей композицию красителя изобретения.
Уровень техники
Эмульсионные краски завоевали определенную долю рынка в сфере фасадных красок, что обуславливается, например, экологическими проблемами, свойственными краскам, содержащим растворитель. Эмульсионные краски обладают требуемыми эксплуатационными характеристиками во многих областях применения, в особенности в сфере фасадных красок. Однако у эмульсионных красок имеются определенные свойства, которые не могут быть сопоставлены со свойствами красок, содержащих растворитель. Одна основная проблема заключается в контроле реологии эмульсионных красок, поскольку реология связана, например, с их характеристиками текучести и выравнивающей способностью. Превосходные характеристики текучести и выравнивающая способность красок, содержащих растворитель, могут обеспечить получение гладкой поверхности отделки, на которой по существу будут отсутствовать следы от кисти, что является в особенности желательным в случае красок для высокоглянцевых покрытий. Эмульсионные краски оказались неспособными обеспечить достижение характеристик текучести и выравнивающей способности, сопоставимых с соответствующими свойствами красок, содержащих растворитель, вследствие наличия ограничений различных типов, свойственных загустителям, используемым в эмульсионных красках.
Для покрытий, таких как эмульсионные краски, существуют различные типы загустителей, также известных под названием модификаторов реологии или реологических добавок. Одним типом являются неассоциативные загустители, получаемые из высокомолекулярных растворимых в воде полимеров. Неассоциативные загустители взаимодействуют с водной фазой эмульсионных красок. Примеры неассоциативных загустителей включают производные, содержащие целлюлозу, такие как те, что описываются в патенте США №3769247.
Еще один тип загустителя известен под названием ассоциативного загустителя, такого как гидрофобномодифицированный этиленоксидуретановый модификатор реологии ("HEUR"). Хорошо известно, что гидрофобные сегменты ассоциативных загустителей ассоциируются с гидрофобными группами полимерного латекса, пигментов и других ингредиентов эмульсионных красок. Таким образом, они образуют физически сшитую, обратимо воспринимающую напряжение сдвига трехмерную сетку.
Дополнительный тип загустителя включает признаки двух типов, описанных выше, за счет взаимодействия с водной фазой при одновременном гидрофобном взаимодействии с гидрофобными ингредиентами эмульсионных красок. Данный тип загустителя обычно включает цепи гидрофильного полимера, которые сильно взаимодействуют с водой. К данным цепям полимера присоединяют мономеры, имеющие гидрофобные группы, которые могут взаимодействовать с гидрофобными ингредиентами краски. Примерами данного типа являются гидрофобномодифицированные набухаемые/растворимые в щелочи эмульсии ("HASE"), каждая эмульсия, содержащая гидрофобномодифицированный набухаемый/растворимый в щелочи сополимер ("HASC") и гидрофобномодифицированные целлюлозные загустители. Среднечисленная молекулярная масса данных загустителей двойного действия зачастую является более низкой в сопоставлении со среднечисленной молекулярной массой неассоциативных загустителей, но более высокой в сопоставлении со среднечисленной молекулярной массой ассоциативных загустителей, таких как различные HEUR.
Хорошие характеристики текучести и выравнивающая способность, хорошее сопротивление сдвигу и минимальное влияние на чувствительность к действию воды являются признанными достоинствами красок, содержащих различные HEUR, и некоторые эмульсионные краски, композиции которых составляют с использованием различных HEUR, могут обладать характеристиками текучести и выравнивающей способностью, приближающимися к соответствующим свойствам красок, содержащих растворитель. Однако различные HEUR обладают высокой чувствительностью к составу краски, что очень заметно и невыгодно. Например, изменения в латексе, пигменте, поверхностно-активном веществе, растворителе и/или других ингредиентах краски могут оказать значительное влияние на вязкость краски, содержащей HEUR.
Красители являются основным фактором, ограничивающим сферу применения HEUR в случае красок, содержащих основу краски. Например, различные HEUR можно использовать в белых красках или в красках с основами светлых тонов. Краски с основами темных тонов, содержащие различные HEUR, как известно, отличаются наличием неблагоприятной нестабильности вязкости, в особенности нестабильности вязкости при малом усилии сдвига после их колеровки, то есть после того, как они будут перемешаны с универсальным концентратом красителя или композицией красителя. Композиции красителя содержат органические или неорганические пигменты, растворители (которые могут включать воду) и большое количество так называемого «обычного» поверхностно-активного вещества или поверхностно-активных веществ, то есть несополимерных поверхностно-активных веществ настоящего изобретения. Обычные поверхностно-активные вещества (вещество) композиций красителей взаимодействуют с различными HEUR, что в результате приводит к нежелательному разрушению физически сшитых трехмерных сеток в красках и, таким образом, значительно уменьшает вязкость таких красок при малом усилии сдвига. В диапазоне вязкостей при высоком усилии сдвига, где вязкость в основном зависит от количества загустителя (загустителей), присутствующего в основе краски, красители также приводят к уменьшению вязкости при высоком усилии сдвига вследствие своего разбавляющего воздействия на основу краски.
Патент США №6337366 описывает смесь монофобно и мультифобномодифицированного полиэтиленоксида, добавленного к красителям для сохранения у основы красок стабильности вязкости по Стормеру.
Использование гидрофобномодифицированных растворимых в щелочи полимеров в качестве загустителей развилось в 1970-е годы. Патент США №4138381 описывает способ получения таких полимеров в результате проведения полимеризации в растворе. Они представляют собой сополимеры, содержащие группы карбоновой кислоты, которые в результате нейтрализации придают полимерам растворимость в воде. Гидрофобными сегментами являются алкил- или алкилфенил- (при содержании от 1 до 20 атомов углерода) -этиленоксид(мет)акрилат. Патент США №4138381 описывает способ получения полимерных загустителей в результате проведения эмульсионной полимеризации в водной фазе; такие полимерные загустители в настоящее время известны под названием HASE. Полученный таким образом латексный полимер легко растворяется в воде при доведении значения показателя рН, по меньшей мере, до 5,5. Подобные системы описываются в патентах США №4421902; 4423199; 4432881; 4529773; 4569965; 4600761; 4616074 и 4892916. В патенте США №5770760 описывается гидрофобный мономер, известный под названием либо тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилата, либо тристирилполи(этиленокси)метакрилата.
Краткое изложение изобретения
В целом случае изобретение относится к сополимерному поверхностно-активному веществу, включающему, по меньшей мере, один мономер, являющийся поверхностно-активным веществом, и множество гидрофильных мономеров, которое является подходящим для обеспечения, например, улучшенного диспергирования пигмента. Данные сополимерные поверхностно-активные вещества получают из нижеследующих мономеров:
3
12
(a) от приблизительно 10% до приблизительно 80 мас.%, по меньшей мере, одного соединения, выбираемого из С-С α,β-этиленненасыщенных карбоновой кислоты или ангидрида;
2
12
(b) от приблизительно 10% до приблизительно 80 мас.%, по меньшей мере, одного С-С α,β-этиленненасыщенного винильного мономера;
(c) от приблизительно 0,01% до приблизительно 20 мас.% мономера, являющегося поверхностно-активным веществом, или комбинации мономеров, являющихся поверхностно-активными веществами; и
(d) необязательно вплоть до приблизительно 5 мас.% этиленненасыщенного сшивающего мономера.
В еще одном варианте реализации сополимерное поверхностно-активное вещество состоит по существу из вышеупомянутых мономеров. В еще одном варианте реализации сополимерное поверхностно-активное вещество состоит из вышеупомянутых мономеров.
В еще одном варианте реализации сополимерное поверхностно-активное вещество получают в результате проведения сополимеризации в растворе или в результате проведения эмульсионной сополимеризации. Средой для сополимеризации данных мономеров могут быть вода или кислородсодержащий растворитель, то есть органическая молекула, содержащая, по меньшей мере, один атом кислорода, такая как гликоль. Если среда будет содержать воду, то тогда для облегчения протекания сополимеризации в случае эмульсионной сополимеризации возможно использование одного или нескольких обычных анионных, катионных неионных или амфотерных поверхностно-активных веществ или их смеси.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к способу диспергирования пигментов, в котором используют сополимерное поверхностно-активное вещество, описанное выше, и/или обычный сополимер HASC. Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к композиции красителя, в которой благодаря действию сополимерного поверхностно-активного вещества изобретения и/или обычного сополимера HASC в воде диспергируют, по меньшей мере, один пигмент. Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к композиции красителя, содержащей:
(a) по меньшей мере, одно сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения,
(b) воду,
(c) по меньшей мере, один пигмент,
(d) необязательно кислородсодержащий растворитель,
(e) необязательно полимер с низкой среднечисленной молекулярной массой, такой как полиэтиленгликоль или полипропиленгликоль, где среднечисленная молекулярная масса каждого уступает по величине приблизительно 1000 дальтонам, в качестве относительно нелетучего растворителя и
(f) необязательно обычное поверхностно-активное вещество, такое как анионное, катионное, неионное или амфотерное поверхностно-активное вещество, или смеси таких поверхностно-активных веществ.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к композиции красителя, содержащей:
(a) материал, выбираемый из сополимерного поверхностно-активного вещества, обычного сополимера HASC или их смеси,
(b) воду,
(c) по меньшей мере, один пигмент,
(d) необязательно кислородсодержащий растворитель,
(e) необязательно полимер с низкой среднечисленной молекулярной массой, такой как полиэтиленгликоль или полипропиленгликоль, где среднечисленная молекулярная масса каждого уступает по величине приблизительно 1000 дальтонам, в качестве относительно нелетучего растворителя и
(f) необязательно обычное поверхностно-активное вещество, такое как анионное, катионное, неионное или амфотерное поверхностно-активное вещество, или смеси таких поверхностно-активных веществ.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к способу получения композиции красителя, включающему перемешивание сополимерного поверхностно-активного вещества изобретения, воды и, по меньшей мере, одного пигмента, где пигмент представляет собой органический пигмент, неорганический пигмент или их смесь.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к способу получения композиции красителя, включающему перемешивание материала, выбираемого из сополимерного поверхностно-активного вещества, обычного сополимера HASC или их смеси; воды и, по меньшей мере, одного пигмента, где пигмент представляет собой органический пигмент, неорганический пигмент или их смесь.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к краске, которая может представлять собой эмульсионную краску или краску, содержащую растворитель, которая содержит основу краски и композицию красителя изобретения.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к способу получения краски, который включает перемешивание основы краски с композицией красителя изобретения.
Краткое описание чертежа
Чертеж представляет собой инфракрасный спектр сополимерного поверхностно-активного вещества из примера 8.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение предлагает сополимерные поверхностно-активные вещества и способы их получения, подходящие для обеспечения, например, диспергирования окрашенного пигмента. Изобретение также относится к композициям красителей или к универсальным концентратам красителей, которые используют для колеровки красок или покрытий, имеющих водную основу или содержащих растворитель. Изобретение также относится к способу получения композиции красителя. Сополимерное поверхностно-активное вещество настоящего изобретения является подходящим для получения композиций красителей, используемых для колеровки красок, содержащих растворитель. Сополимерное поверхностно-активное вещество настоящего изобретения является подходящим для получения композиций красителей, используемых для колеровки эмульсионных красок или покрытий на водной основе, содержащих ассоциативный загуститель. Примеры ассоциативных загустителей включают неионные гидрофобномодифицированные этиленоксидуретановые блок-сополимеры, гидрофобномодифицированные простые полиэфиры, гидрофобномодифицированные растворимые в щелочи эмульсии, гидрофобномодифицированную поли(мет)акриловую кислоту, гидрофобномодифицированную гидроксиэтилцеллюлозу, гидрофобномодифицированный поли(акриламид) и их смеси.
В соответствии с вариантом использования в настоящем документе «сополимер» представляет собой полимер, содержащий две или более неодинаковые мономерные субъединицы. Таким образом, в термин «сополимер» включаются полимерная цепь, содержащая три неодинаковых мономера (также известная под названием терполимер), как и полимерная цепь, содержащая более чем три неодинаковых мономерных звена. В соответствии с вариантом использования в настоящем документе термин «полимер» включает гомополимер и сополимер.
В соответствии с вариантом использования в настоящем документе «алкил» обозначает насыщенный с неразветвленной цепью или с разветвленный цепью нециклический углеводород, содержащий от 1 до 30 атомов углерода. Представленные насыщенные алкилы с неразветвленной цепью включают -метил, -этил, -н-пропил, -н-бутил, -н-пентил, -н-гексил, -н-гептил, -н-октил, -н-нонил, -н-децил и тому подобное. Представленные насыщенные разветвленные алкилы включают -изопропил, -втор-бутил, -изобутил, -трет-бутил, -изопентил, -2-метилбутил, -3-метилбутил, -2,2-диметилбутил, -2,3-диметилбутил, -2-метилпентил, -3-метилпентил, -4-метилпентил, -2-метилгексил, -3-метилгексил, -4-метилгексил, -5-метилгексил, -2,3-диметилбутил, -2,3-диметилпентил, -2,4-диметилпентил, -2,3-диметилгексил, -2,4-диметилгексил, -2,5-диметилгексил, -2,2-диметилпентил, -2,2-диметилгексил, -3,3-диметилпентил, -3,3-диметилгексил, -4,4-диметилгексил, -2-этилпентил, -3-этилпентил, -2-этилгексил, -3-этилгексил, -4-этилгексил, -2-метил-2-этилпентил, -2-метил-3-этилпентил, -2-метил-4-этилпенил, -2-метил-2-этилгексил, -2-метил-3-этилгексил, -2-метил-4-этилгексил, -2,2-диэтилпентил, -3,3-диэтилгексил, -2,2-диэтилгексил, -3,3-диэтилгексил и тому подобное.
В соответствии с вариантом использования в настоящем документе «алкилфенил» обозначает фенильную группу, замещенную, по меньшей мере, одной алкильной группой, где алкил представляет собой то, что было определено выше.
В соответствии с вариантом использования в настоящем документе «стирилфенил» обозначает фенильную группу, замещенную стирильной группой, то есть винилбензольную группу, где незамещенный атом углерода винила связан с фенильным кольцом. Таким образом, в самом строгом смысле слова в моностирилфенильной группе одна винилбензольная группа соединяется с фенилом; в дистирилфенильной группе две винилбензольные группы соединяются с фенилом; и в тристирилфенильной группе три винилбензольные группы соединяются с фенилом. Однако необходимо понимать, что, поскольку, например, коммерчески доступный тристирилфенилполи(этиленокси)(мет)акрилат (то есть соединение, обозначаемое в CAS Reg. Number 174200-85-2) может представлять собой смесь моностирилфенилполи(этиленокси)(мет)акрилата, дистирилфенилполи(этиленокси)(мет)акрилата и/или тристирилфенилполи(этиленокси)(мет)акрилата, то в соответствии с вариантом использования в настоящем документе термин «тристирилфенил», будучи использованным либо индивидуально, либо в виде части химического названия, и, если не будет указано другого, будет включать моностирилфенил, дистирилфенил, тристирилфенил или их смесь.
Каждая полимерная основная цепь сополимерного поверхностно-активного вещества («цепь») включает, по меньшей мере, один гидрофобный фрагмент, в еще одном варианте реализации два или более гидрофобных фрагмента, и множество гидрофильных фрагментов, так чтобы два или более мономерных звена α,β-этиленненасыщенных карбоновой кислоты или ангидрида были бы сополимеризованы с основной цепью сополимера в сополимерном поверхностно-активном веществе. Мономер, являющийся поверхностно-активным веществом, вносит свой вклад в гидрофобность, например, вследствие наличия у него алкильной, алкилфенильной или тристирилфенильной групп, таким образом, облегчая желательную связь с различными типами гидрофобных групп пигментов и других ингредиентов покрытия.
В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют несколько мономеров, являющихся поверхностно-активными веществами, и они характеризуются наличием множества отдельных или комбинации алкильных, алкилфенильных или тристирилфенильных гидрофобных групп.
Гидрофильные группы, такие как группы карбоновых кислоты и/или ангидрида, будучи нейтрализованными, придают сополимерному поверхностно-активному веществу растворимость в водной фазе, а также облегчают диспергирование неорганических пигментов. Для регулирования баланса между гидрофобностью и гидрофильностью сополимерных поверхностно-активных веществ можно использовать и другие компоненты сомономеров сополимерного поверхностно-активного вещества.
Сополимерные поверхностно-активные вещества изобретения включают:
3
12
(a) от приблизительно 10% до приблизительно 80 мас.%, по меньшей мере, одного соединения, выбираемого из С-С α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислоты или ангидрида;
2
12
(b) от приблизительно 10% до приблизительно 80 мас.%, по меньшей мере, одного α,β-этиленненасыщенного С-С винильного мономера;
(c) от приблизительно 0,01% до приблизительно 20 мас.%, по меньшей мере, одного мономера, являющегося поверхностно-активным веществом, и
(d) необязательно вплоть до приблизительно 5 мас.%, этиленненасыщенного сшивающего мономера.
3
12
3
12
3
12
3
12
3
12
3
12
3
12
Мономер, являющийся α,β-этиленненасыщенной С-С карбоновой кислотой, содержит от 3 до 12 атомов углерода и включает моно- и дикарбоновые кислоты, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, ангеликовая кислота, глутаконовая кислота, коричная кислота, карбоксилкоричная кислота, стиролдикарбоновая кислота и тому подобное. Также возможно использование и сложных полуэфиров дикарбоновых кислот. В одном варианте реализации мономером, являющимся α,β-этиленненасыщенной С-С карбоновой кислотой, являются акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, ангеликовая кислота, глутаконовая кислота или их смесь. В еще одном варианте реализации мономером, являющимся α,β-этиленненасыщенной С-С карбоновой кислотой, являются метакриловая кислота, акриловая кислота, итаконовая кислота или их смесь. В еще одном варианте реализации мономером, являющимся α,β-этиленненасыщенной С-С карбоновой кислотой, являются метакриловая кислота, акриловая кислота или их смесь. Примерами α,β-этиленненасыщенных С-С карбоновых ангидридов являются малеиновый ангидрид, 4-винилизобензофуран-1,3-дион и 5-винилизобензофуран-1,3-дион. В еще одном варианте реализации мономером, являющимся α,β-этиленненасыщенным С-С карбоновым ангидридом, является малеиновый ангидрид. В еще одном варианте реализации мономером, являющимся α,β-этиленненасыщенными С-С карбоновыми кислотой или ангидридом, являются малеиновый ангидрид, метакриловая кислота, акриловая кислота или их смесь.
3
12
3
12
3
12
3
12
В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует один мономер, являющийся α,β-этиленненасыщенными С-С карбоновыми кислотой или ангидридом. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два мономера, являющихся α,β-этиленненасыщенными С-С карбоновыми кислотой или ангидридом. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют три мономера, являющихся α,β-этиленненасыщенными С-С карбоновыми кислотой или ангидридом. Само собой разумеется, необходимо понимать, что, если в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два или более мономера, являющихся α,β-этиленненасыщенными С-С карбоновыми кислотой или ангидридом, то тогда каждый мономер независимо может являться кислотой или ангидридом.
3
12
3
12
3
12
3
12
В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует один тип мономеров, являющихся α,β-этиленненасыщенными С-C карбоновыми кислотой или ангидридом. В соответствии с вариантом использования в настоящем документе в том, что касается мономеров, «тип» обозначает химическую структурную формулу. Таким образом, каждое соединение, выбираемое, например, из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, метилакрилата, метилметакрилата, этилакрилата, этилметакрилата и метилэтакрилата, представляет собой индивидуальный тип мономера, поскольку каждое соединение описывается единственной химической структурной формулой. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два типа мономеров, являющихся α,β-этиленненасыщенными С-С карбоновыми кислотой или ангидридом. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют три типа мономеров, являющихся α,β-этиленненасыщенными С-С карбоновыми кислотой или ангидридом. Само собой разумеется, необходимо понимать, что, если в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два или более типа мономеров, являющихся α,β-этиленненасыщенными С-С карбоновыми кислотой или ангидридом, то тогда каждый мономер независимо может являться кислотой или ангидридом.
3
12
3
12
3
12
3
12
3
12
3
12
В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует один мономер, являющийся С-С α,β-этиленненасыщенной карбоновой кислотой. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два мономера, являющихся α,β-этиленненасыщенной С-С карбоновой кислотой, которые, само собой разумеется, могут быть одинаковыми или различными. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют три мономера, являющихся α,β-этиленненасыщенной С-С карбоновой кислотой, которые, само собой разумеется, могут быть одинаковыми или различными. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует один тип мономеров, являющихся α,β-этиленненасыщенной С-С карбоновой кислотой. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два типа мономеров, являющихся α,β-этиленненасыщенной С-С карбоновой кислотой. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют три типа мономеров, являющихся α,β-этиленненасыщенной С-С карбоновой кислотой.
3
12
3
12
3
12
3
12
3
12
3
12
В одном варианте реализации мономер, являющийся α,β-этиленненасыщенными С-С карбоновыми кислотой или ангидридом, или все мономеры, являющиеся α,β-этиленненасыщенными С-С карбоновыми кислотой или ангидридом, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 80 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации мономер, являющийся α,β-этиленненасыщенными С-С карбоновыми кислотой или ангидридом, или все мономеры α,β-этиленненасыщенные, являющиеся С-С карбоновыми кислотой или ангидридом, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией в диапазоне от приблизительно 15 до приблизительно 50 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенная С-С карбоновая кислота представляет собой метакриловую кислоту, которая присутствует с концентрацией в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 45 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенная С-С карбоновая кислота представляет собой акриловую кислоту, которая присутствует с концентрацией в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 45 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимером поверхностно-активном веществе.
2
12
2
12
2
12
2
12
2
12
α,β-этиленненасыщенный С-С винильный мономер содержит от 2 до 12 атомов углерода. Он включает сложные эфиры акриловой и метакриловой кислоты, такие как метилметакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, 2-этилгексилакрилат, бутилакрилат, бутилметакрилат, 2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидроксибутилметакрилат и тому подобное; стирольные мономеры, такие как стирол, винилтолуол, трет-бутилстирол, изопропилстирол, p-хлорстирол и тому подобное; сложные виниловые эфиры, такие как винилацетат, винилбутират, винилкапролат и тому подобное; нитрильные мономеры, такие как акрилонитрил, метакрилонитрил и тому подобное; винилхлорид; винилиденхлорид и тому подобное. В еще одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенный С-С винильный мономер представляет собой бутилакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, метилметакрилат, винилацетат, акрилонитрил или их смесь. В еще одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенный С-С винильный мономер представляет собой бутилакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, метилметакрилат, винилацетат или их смесь. В еще одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенный С-С винильный мономер представляет собой бутилакрилат, этилметакрилат, метилметакрилат, винилацетат или их смесь. В еще одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенный C-C винильный мономер представляет собой бутилакрилат, этилметакрилат, винилацетат или их смесь.
2
12
2
12
2
12
2
12
2
12
2
12
2
12
2
12
В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует один α,β-этиленненасыщенный С-С винильный мономер. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два α,β-этиленненасыщенных С-С винильных мономера, которые, само собой разумеется, могут быть одинаковыми или различными. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют три α,β-этиленненасыщенных С-С винильных мономера, которые, само собой разумеется, могут быть одинаковыми или различными. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют четыре α,β-этиленненасыщенных С-С винильных мономера, которые, само собой разумеется, могут быть одинаковыми или различными. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует один тип α,β-этиленненасыщенных C-C винильных мономеров. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два типа α,β-этиленненасыщенных С-С винильных мономеров. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют три типа α,β-этиленненасыщенных С-С винильных мономеров. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют четыре типа α,β-этиленненасыщенных С-С винильных мономеров.
2
12
2
12
2
12
2
12
2
12
2
12
2
12
2
12
2
12
2
12
В одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенный С-С винильный мономер или все α,β-этиленненасыщенные С-С винильные мономеры, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 80 мас.%, при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенный С-С винильный мономер или все α,β-этиленненасыщенные С-С винильные мономеры, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 80 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенный С-С винильный мономер или все α,β-этиленненасыщенные С-С винильные мономеры, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией в диапазоне от приблизительно 35 до приблизительно 75 мас.%, при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенный С-С винильный мономер или все α,β-этиленненасыщенные С-С винильные мономеры, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 75 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенный С-С винильный мономер представляет собой бутилакрилат, этилметакрилат, метилметакрилат, винилацетат или их смесь, которые присутствуют с концентрацией в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 75 мас.%, при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации α,β-этиленненасыщенный С-С винильный мономер представляет собой бутилакрилат, этилметакрилат, винилацетат или их смесь, которые присутствуют с концентрацией в диапазоне от приблизительно 50% до приблизительно 75 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе.
Мономером, являющимся поверхностно-активным веществом, является, по меньшей мере, один акриловый сложный эфир или метакриловый сложный эфир, то есть (мет)акриловый сложный эфир, с этоксилированным фрагментом, таким как алкил, алкилфенил, моностирилфенил, дистирилфенил, тристирилфенил и тому подобное, имеющий структуру:
где X представляет собой водород или метил, Е представляет собой этоксилат, гидрофильный фрагмент, a R представляет собой алкил, алкилфенил, моностирилфенил, дистирилфенил или тристирилфенил, то есть гидрофобный фрагмент. Примеры мономеров, являющихся поверхностно-активными веществами, включают сложные эфиры, полученные из акриловой или метакриловой кислот и спиртов, являющихся неионными поверхностно-активными веществами, таких как алкилполиэтиленокси(мет)акрилаты или алкилфенилполиэтиленокси(мет)акрилаты, где алкильная группа независимо содержит от 1 до 30 атомов углерода, и тристирилфенилполи(этиленокси)(мет)акрилаты. Как уже говорилось ранее, необходимо понимать, что в соответствии с вариантом использования в настоящем документе термин «тристирилфенил», будучи использованным либо индивидуально, либо в виде части химического названия, если не будет указано другого, будет включать моностирилфенил, дистирилфенил, тристирилфенил или их смесь. В еще одном варианте реализации алкилполиэтиленокси(мет)акрилат или алкилфенилполиэтиленокси(мет)акрилат имеют алкильную группу, которая независимо содержит от 1 до 22 атомов углерода. В еще одном варианте реализации алкилполиэтиленокси(мет)акрилат или алкилфенилполиэтиленокси(мет)акрилат имеют алкильную группу, которая независимо содержит от 9 до 22 атомов углерода.
В еще одном варианте реализации мономером, являющимся поверхностно-активным веществом, являются нонилполи(этиленокси)акрилат, децилполи(этиленокси)акрилат, ундецилполи(этиленокси)акрилат, олеилполи(этиленокси)метакрилат, бегенилполи(этиленокси)метакрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат или их смесь. В еще одном варианте реализации мономером, являющимся поверхностно-активным веществом, являются бегенилполи(этиленокси)акрилат, бегенилполи(этиленокси)метакрилат, децилполи(этиленокси)акрилат, децилполи(этиленокси)метакрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)акрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат или их смесь. В еще одном варианте реализации мономером, являющимся поверхностно-активным веществом, являются бегенилполи(этиленокси)метакрилат, децилполи(этиленокси)акрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)акрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат или их смесь. В еще одном варианте реализации мономером, являющимся поверхностно-активным веществом, являются тристирилфенилполи(этиленокси)акрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат или их смесь. В еще одном варианте реализации мономером, являющимся поверхностно-активным веществом, является тристирилфенилполи(этиленокси)акрилат. В еще одном варианте реализации мономером, являющимся поверхностно-активным веществом, является тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат. В каждом из вышеупомянутых вариантов реализации, относящихся к мономеру, являющемуся поверхностно-активным веществом, содержащим этиленоксигруппы, количество присутствующих этиленоксидных звеньев находится в диапазоне от приблизительно 4 до приблизительно 200. В альтернативном варианте в каждом из вышеупомянутых вариантов реализации, относящихся к мономеру, являющемуся поверхностно-активным веществом, содержащим этиленоксигруппы, количество присутствующих этиленоксидных звеньев находится в диапазоне от приблизительно 4 до приблизительно 60. В альтернативном варианте в каждом из вышеупомянутых вариантов реализации, относящихся к мономеру, являющемуся поверхностно-активным веществом, содержащим этиленоксигруппы, количество присутствующих этиленоксидных звеньев находится в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 40.
В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует одно звено мономера, являющегося поверхностно-активным веществом. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два звена мономеров, являющихся поверхностно-активными веществами, которые, само собой разумеется, могут быть одинаковыми или различными. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют три звена мономеров, являющихся поверхностно-активными веществами, которые, само собой разумеется, могут быть одинаковыми или различными. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует в среднем приблизительно одно звено мономера, являющегося поверхностно-активным веществом. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует в среднем одно звено мономера, являющегося поверхностно-активным веществом. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует в среднем от приблизительно одного до приблизительно двух звеньев мономеров, являющихся поверхностно-активными веществами. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует в среднем, по меньшей мере, приблизительно два звена мономеров, являющихся поверхностно-активными веществами.
В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует один тип мономера, являющегося поверхностно-активным веществом. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два типа мономеров, являющихся поверхностно-активными веществами. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют три типа мономеров, являющихся поверхностно-активными веществами.
В одном варианте реализации мономер, являющийся поверхностно-активным веществом, или все мономеры, являющиеся поверхностно-активными веществами, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 20 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации мономер, являющийся поверхностно-активным веществом, или все мономеры, являющиеся поверхностно-активными веществами, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией в диапазоне от приблизительно 0,03 до приблизительно 16 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации мономер, являющийся поверхностно-активным веществом, или все мономеры, являющиеся поверхностно-активными веществами, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией в диапазоне от приблизительно 0,5 до приблизительно 13 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе.
Необязательно один или несколько сшивающих мономеров можно использовать, например, для модифицирования молекулярной массы сополимерного поверхностно-активного вещества. Сшивающие мономеры представляют собой этиленненасыщенные мономеры, имеющие множество этиленненасыщенных групп, такие как диаллилфталат, винилкротонат, аллилметакрилат, дивинилбензол, N,N′-метиленбисакриламид, этиленгликольдиакрилат, этиленгликольдиметакрилат, 1,6-гександиолдиакрилат и тому подобное. В еще одном варианте реализации сшивающий мономер отсутствует.
В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует один сшивающий мономер. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два сшивающих мономера, которые, само собой разумеется, могут быть одинаковыми или различными. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют три сшивающих мономера, которые, само собой разумеется, могут быть одинаковыми или различными. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствует один тип сшивающего мономера. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют два типа сшивающих мономеров. В еще одном варианте реализации в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества присутствуют три типа сшивающих мономеров. В еще одном варианте реализации сшивающим мономером являются диаллилфталат, этиленгликольдиакрилат или их смесь. В еще одном варианте реализации сшивающим мономером является диаллилфталат. В еще одном варианте реализации сшивающим мономером является этиленгликольдиакрилат.
В одном варианте реализации в случае его присутствия этиленненасыщенный сшивающий мономер или все этиленненасыщенные сшивающие мономеры, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией, доходящей вплоть до приблизительно 5 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации в случае его присутствия этиленненасыщенный сшивающий мономер или все этиленненасыщенные сшивающие мономеры, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией, доходящей вплоть до приблизительно 2 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации в случае его присутствия этиленненасыщенный сшивающий мономер или все этиленненасыщенные сшивающие мономеры, если присутствует более чем один такой мономер, присутствуют с концентрацией, доходящей вплоть до приблизительно 1 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе. В еще одном варианте реализации этиленненасыщенный сшивающий мономер представляет собой диаллилфталат или этиленгликольдиакрилат и присутствует с концентрацией, доходящей вплоть до приблизительно 1 мас.% при расчете на совокупную массу всех мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе.
Сополимерные поверхностно-активные вещества можно получать в результате проведения растворной сополимеризации мономеров по механизму свободно-радикальной полимеризации, свободно-радикальной полимеризации с участием стабильных радикалов (например, с использованием хорошо известного соединения TEMPO (2,2,6,6-тетраметилпиперидин-N-оксид)), анионной или катионной полимеризации в растворителе, таком как кислородсодержащий растворитель, или в смеси растворителей. Примерами кислородсодержащих растворителей являются гликоли. Примеры гликолей включают этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль и другие полиэтиленгликоли, характеризующиеся относительно низкой среднечисленной молекулярной массой, например, меньшей приблизительно 1000 дальтонов. В качестве кислородсодержащего растворителя также возможно использование и целлозольвов и производных целлозольвов, таких как целлозольвацетат.
В одном варианте реализации сополимерные поверхностно-активные вещества получают в результате проведения эмульсионной сополимеризации мономеров в эмульсии с непрерывной водной фазой при использовании эмульгатора. Это можно осуществить в результате проведения обычной эмульсионной полимеризации при значении показателя рН, меньшем приблизительно 5,0, при использовании обычного инициатора (инициаторов), генерирующего свободные радикалы, такого как персульфат аммония, персульфат натрия, персульфат калия, гидропероксид кумола, гидропероксид трет-бутила, пероксид бензоила, пероксид ацетила, пероксид лауроила, перуксусная кислота, пербензойная кислота и/или 2,2′-азобисизобутиронитрил. В еще одном варианте реализации количество используемого инициатора находится в диапазоне от приблизительно 0,05 до приблизительно 3,5 мас.% при расчете на совокупную массу всех присутствующих мономеров. В еще одном варианте реализации количество используемого инициатора находится в диапазоне от приблизительно 0,75 до приблизительно 3,2 мас.% при расчете на совокупную массу всех присутствующих мономеров. В еще одном варианте реализации полимеризацию обычно проводят в относительно инертной атмосфере, такой, которую создают газообразные азот или аргон, при температуре в диапазоне от приблизительно 60°С до приблизительно 90°С. Само собой разумеется, в зависимости от типа присутствующего инициатора (инициаторов) возможно использование и более высоких или более низких температур, как это известно специалисту в соответствующей области. Полимеризацию можно проводить периодически или постадийно или при непрерывном добавлении мономеров обычным образом. Мономеры, являющиеся поверхностно-активными веществами, можно подавать одновременно с другими мономерами или подавать после того, как определенная часть других мономеров вступит в реакцию.
В одном варианте реализации в эмульсионной полимеризации, в которой получают сополимерное поверхностно-активное вещество, используют, по меньшей мере, один анионный, катионный, неионный или амфотерный эмульгатор. В случае присутствия более чем одного эмульгатора любой дополнительный эмульгатор иногда называют соэмульгатором. Как известно, доступным является широкий ассортимент эмульгаторов, например, многие перечислены в работе McCutcheon's Emulsifiers & Detergents, North American Ed., Manufacturing Confectioner Pub. Co., Glen Rock, NJ, 1988, pp.1-217. Эмульгатор может быть неионным, иметь анионный заряд, иметь катионный заряд или иметь как анионный, так и катионный заряд, например, как у амфотерного эмульгатора, где каждый заряд имеет ассоциированный с ним подходящий противоион; на современном уровне техники известны многочисленные примеры каждого из них. Смотрите работу Lynn, Jr. et al, "Surfactants" in Kirk-Othmer Encyc. of Chem. TechnoL, 4th Ed., John Wiley & Sons, New York, 1997, Vol.23, pp. 483-541.
Примером класса неионных эмульгаторов являются алкилфенолэтоксилаты, такие как нонилфенолэтоксилат и тому подобное. Примеры анионных эмульгаторов включают, но не ограничиваются только этим: алкиларилсульфонаты щелочных металлов, алкилсульфаты щелочных металлов, сульфированные алкиловые сложные эфиры, например, додецилбензолсульфонат натрия, ди-втор-бутилнафталинсульфонат натрия, лаурилсульфат натрия, додецилдифениловый эфир дисульфоната динатрия, динатрий-н-октадецилсульфосукцинамат, диоктилсульфосукцинат натрия и тому подобное. Примеры катионных эмульгаторов включают, но не ограничиваются только этим: амины, например, алифатические моно-, ди- и полиамины, полученные из жирных и канифольных кислот, и соли четвертичного аммония, например, соли диалкилдиметил- и алкилтриметиламмония, хлориды алкилбензилдиметиламмония и галогениды алкилпиридиния.
Примеры амфотерньгх эмульгаторов включают, но не ограничиваются только этим: имидазолиновые производные, такие как динатрий-лауроамфодиацетат, кокоамфодиацетат динатрия, кокоамфоацетат натрия, кокоамфопропионат натрия, лауроамфоацетат натрия, кокоамфопронионат динатрия, кокоамфопронионовая кислота, каприлоамфокарбоксилат натрия, кокоамфогидроксипропилсульфонат натрия, каприлоамфогидроксипропилсульфонат натрия и тому подобное; алкилбетаины, такие как лаурамидопропилбетаины, кокодиметилбетаин, олеамидопропилбетаин и тому подобное; сультаины, такие как простой алкиловый эфир гидроксипропил сультаина, кокоамидопропилгидроксилсультаин и тому подобное; дигидроксиэтилглицинаты, такие как дигидроксиэтилглицинат животного жира и тому подобное; и аминопропионаты, такие как лауриминодипропионат натрия и тому подобное.
В одном варианте реализации эмульгатор относится к неионному типу, анионному типу, катионному типу, амфотерному типу или их смеси. В еще одном варианте реализации эмульгатор относится к неионному типу, анионному типу, амфотерному типу или их смеси. В еще одном варианте реализации эмульгатор включает сульфонат, сульфат, алкилфенолэтоксилат или их смесь. В еще одном варианте реализации сульфонатным эмульгатором являются додецилбензолсульфонат натрия, ди-втор-бутилнафталинсульфонат натрия, кокоамфогидроксипропилсульфонат натрия, каприлоамфогидроксипропилсульфонат натрия или их смесь. В еще одном варианте реализации сульфатным эмульгатором является лаурилсульфат натрия. В еще одном варианте реализации алкилфенолэтоксилатным эмульгатором является нонилфенолэтоксилат.
В еще одном варианте реализации, если сополимерное поверхностно-активное вещество получают в результате проведения эмульсионной полимеризации, то тогда количество использованного эмульгатора находится в диапазоне от приблизительно 0,2% до приблизительно 10 мас.% при расчете на совокупную массу эмульсии. В еще одном варианте реализации, если сополимерное поверхностно-активное вещество получают в результате проведения эмульсионной полимеризации, то тогда количество использованного эмульгатора находится в диапазоне от приблизительно 0,5% до приблизительно 10 мас.% при расчете на совокупную массу эмульсии. В еще одном варианте реализации, если сополимерное поверхностно-активное вещество получают в результате проведения эмульсионной полимеризации, то тогда количество использованного эмульгатора находится в диапазоне от приблизительно 0,5% до приблизительно 4,0 мас.% при расчете на совокупную массу эмульсии.
В одном варианте реализации сополимерное поверхностно-активное вещество характеризуется среднечисленной молекулярной массой в диапазоне от приблизительно 400 дальтонов до приблизительно 500000 дальтонов. В еще одном варианте реализации среднечисленная молекулярная масса сополимерного поверхностно-активного вещества находится в диапазоне от приблизительно 400 до приблизительно 200000 дальтонов. В еще одном варианте реализации среднечисленная молекулярная масса сополимерного поверхностно-активного вещества находится в диапазоне от приблизительно 1200 до приблизительно 200000 дальтонов.
В еще одном варианте реализации изобретение относится к способу диспергирования окрашенных пигментов в водной фазе при использовании сополимера. В одном варианте реализации сополимер представляет собой, по меньшей мере, одно сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения, подробно описанное выше. В еще одном варианте реализации сополимер представляет собой, по меньшей мере, один сополимер HASC, известный на современном уровне техники, необязательно присутствующий в эмульсии (то есть HASE), такой как те, что описываются в патентах США №4138381; 4421902; 4423199; 4432881; 4529773; 4569965; 4600761; 4616074; 4892916 и тому подобных. В еще одном варианте реализации используют множество сополимеров; по меньшей мере, один представляет собой сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения, и, по меньшей мере, один представляет собой сополимер HASC, известный на современном уровне техники. В еще одном варианте реализации сополимер выбирают из сополимерного поверхностно-активного вещества, обычного сополимера HASC или их смеси.
В еще одном варианте реализации сополимерное поверхностно-активное вещество является моногидрофобным, то есть в одной цепи полимера имеет единственную гидрофобную группу. В еще одном варианте реализации сополимерное поверхностно-активное вещество содержит множество (то есть два или более) гидрофобных фрагментов или является мультигидрофобным, то есть в одной цепи полимера имеет несколько гидрофобных групп, каждая из которых может быть идентичной другим или отличаться от них. В еще одном варианте реализации сополимерное поверхностно-активное вещество является дигидрофобным и в одной цепи полимера имеет две гидрофильные группы, которые могут быть одинаковыми или различными. Обычные гидрофобномодифицированные растворимые/набухаемые в щелочи сополимеры (то есть различные HASC), описанные выше, относятся к данным типам поверхностно-активных веществ. Примерами данных соплимерных поверхностно-активных веществ также являются и другие гидрофобномодифицированные растворимые/набухаемые сополимеры, доступные коммерчески или описанные в патентах США, упомянутых в предшествующем абзаце.
Сополимерные поверхностно-активные вещества также можно использовать в комбинации с другими растворимыми в воде полимерами, включающими, но не ограничивающимися только этим: поликарбоновые кислоты, сополимеры, содержащие мономеры, содержащие карбоновую кислоту, растворимые в щелочи эмульсионные полимеры, производные целлюлозы, соли полиакриловых кислот, соли сополимеров, содержащих мономеры, содержащие акриловую кислоту, поливинилпирролидон и сополимеры, содержащие винилпирролидоновый мономер. В еще одном варианте реализации растворимым в воде полимером являются соль полиакриловой кислоты, соль сополимера, содержащего мономер, содержащий акриловую кислоту, или их смесь. Вместе с данными сополимерными поверхностно-активными веществами также возможно использование и обычных эмульгаторов или поверхностно-активных веществ, то есть анионных, катионных, неионных, амфотерных поверхностно-активных веществ и их смесей. В одном варианте реализации обычное поверхностно-активное вещество отсутствует. В еще одном варианте реализации обычным поверхностно-активным веществом является, по меньшей мере, одно анионное поверхностно-активное вещество, неионное поверхностно-активное вещество, амфотерное поверхностно-активное вещество или их смесь. В еще одном варианте реализации присутствует только небольшое количество обычного поверхностно-активного вещества (веществ), то есть количество, такое, что вязкость при малом усилии сдвига у эмульсионной краски, к которой добавляют композицию красителя изобретения после добавления к композиции красителя обычного поверхностно-активного вещества (веществ), по существу остается неизменной в сопоставлении с вязкостью при малом усилии сдвига у эмульсионной краски, к которой добавляли композицию красителя (без обычного поверхностно-активного вещества (веществ)).
Кислородсодержащие растворители, например, этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль и многие другие гликоли, такие как те, что перечисляются в работе Kirk-Othmer Encyc. of Chem. TechnoL, 3rd Ed., John Wiley & Sons, New York, 1980, Vol.13, pp.933-971, и/или низкомолекулярные полимерные гликоли, такие как полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль и тому подобное, характеризующиеся среднечисленной молекулярной массой, меньшей приблизительно 1000 дальтонов, могут оказывать влияние на способность композиций красителей изобретения к высыханию. В композициях красителей изобретения может присутствовать, по меньшей мере, один из данных кислородсодержащих растворителей и/или низкомолекулярных полимерных гликолей, но их использование является необязательным.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к композиции красителя, в которой, по меньшей мере, один пигмент диспергирован в воде благодаря действию сополимерного поверхностно-активного вещества изобретения и/или обычного сополимера HASС. Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к композиции красителя, содержащей:
(a) по меньшей мере, одно сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения,
(b) воду,
(c) по меньшей мере, один пигмент,
(d) необязательно кислородсодержащий растворитель,
(e) необязательно полимер с низкой среднечисленной молекулярной массой, такой как полиэтиленгликоль или полипропиленгликоль, где величина среднечисленной молекулярной массы каждого ниже приблизительно 1000 дальтон, в качестве относительно нелетучего растворителя и
(f) необязательно обычное поверхностно-активное вещество, такое как анионное, катионное, неионное или амфотерное поверхностно-активное вещество, или смеси таких поверхностно-активных веществ.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к композиции красителя, содержащей:
(a) материал, выбираемый из сополимерного поверхностно-активного вещества, обычного сополимера HASС или их смеси,
(b) воду,
(c) по меньшей мере, один пигмент,
(d) необязательно кислородсодержащий растворитель,
(e) необязательно полимер с низкой среднечисленной молекулярной массой, такой как полиэтиленгликоль или полипропиленгликоль, где величина среднечисленной молекулярной массы каждого ниже приблизительно 1000 дальтон, в качестве относительно нелетучего растворителя и
(f) необязательно обычное поверхностно-активное вещество, такое как анионное, катионное, неионное или амфотерное поверхностно-активное вещество, или смеси таких поверхностно-активных веществ.
Необязательное обычное поверхностно-активное вещество из (f) в каждом из предшествующих двух вариантов реализации может относиться к любому из классов или видов обычных анионных, катионных, неионных или амфотерных эмульгаторов, описанных ранее в настоящем документе. В еще одном варианте реализации необязательное обычное поверхностно-активное вещество из (f) может относиться к любым из классов или видов обычных анионных, неионных или амфотерных эмульгаторов, описанных ранее в настоящем документе.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к способу получения композиции красителя, включающему перемешивание сополимерного поверхностно-активного вещества изобретения, воды и, по меньшей мере, одного пигмента, где пигмент представляет собой органический пигмент, неорганический пигмент или их смесь.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к способу получения композиции красителя, включающему перемешивание материала, выбираемого из сополимерного поверхностно-активного вещества, обычного сополимера HASC или их смеси; воды и, по меньшей мере, одного пигмента, где пигмент представляет собой органический пигмент, неорганический пигмент или их смесь.
Композициями красителей изобретения являются так называемые универсальные композиции красителей для колеровки, то есть их можно использовать в эмульсионной краске или покрытии на водной основе, а также в краске или покрытии, содержащих растворитель. Как известно на современном уровне техники, краски, содержащие растворитель, включают краски, содержащие алкидные смолы, аминовые смолы, полиуретаны, полиуретаны, модифицированные маслом, эпоксидные смолы, фенольные смолы, акриловые смолы, содержащие растворитель, смолы на основе сложных полиэфиров, высыхающие масла и тому подобное.
Каждый окрашенный пигмент, включенный в композицию красителя изобретения, может представлять собой органический пигмент или неорганический пигмент; такие пигменты хорошо известны на современном уровне техники. Органические пигменты включают фталоцианиновый голубой, фталоцианиновый зеленый, моноарилидный желтый, диарилидный желтый, бензимидазолоновый желтый, гетероциклический желтый, DAN оранжевый, хинакридоновый пурпурный, хинакридоновый фиолетовый, органические красные, в том числе металлизованные красные азокрасители и неметаллизованные красные азокрасители, и тому подобное. Примеры красных азокрасителей включают литолы, литоловый рубиновый, толуидиновый красный, нафтоловый красный и хинакридоновый красный. Металлизованные красные азокрасители представляют собой соли, содержащие катионы металлов, такие как бариевые или кальциевые соли красных азокрасителей, например, кальциевый литоловый рубиновый и бариевый литоловый красный. Неметаллизованные красные азокрасители по существу не содержат катионов металлов. Неорганические пигменты включают диоксид титана белый, сажу, ламповую сажу, черный оксид железа, желтый оксид железа, коричневый оксид железа, красный оксид железа и тому подобное.
Обычные поверхностно-активные вещества и растворимые в воде полимеры являются совместимыми с сополимерным поверхностно-активным веществом, включенным в композицию красителя изобретения. В той степени, в которой сополимерное поверхностно-активное вещество будет изменять определенные характеристики композиции красителя изобретения, такие как совместимость композиции красителя со связующим краски, реологический профиль композиции красителя и/или поверхностное натяжение композиции красителя, для регулирования свойств композиции красителя возможно включение небольшого количества обычного поверхностно-активного вещества (веществ) и/или растворимого в воде полимера (полимеров), например, полимера, имеющего карбоксильные группы, как это известно специалистам в соответствующей области.
Обычные красители, используемые для колеровки эмульсионных красок или покрытий, содержат один или несколько пигментов, диспергированных и/или стабилизированных благодаря действию обычных анионных, катионных и/или неионных поверхностно-активных веществ. Данные поверхностно-активные вещества обычно состоят из одной «гидрофобной головки» и одного «гидрофильного хвоста». В случае эмульсионных красок, которые используют ассоциативные модификаторы реологии и колеровку которых проводят при использовании данных красителей, гидрофобные головки поверхностно-активных веществ, источником которых является краситель (красители), могут (1) соединяться с латексными частицами, таким образом, конкурируя с ассоциативными модификаторами реологии для поверхности латексной частицы, и (2) взаимодействовать с гидрофобными фрагментами ассоциативного загустителя (загустителей), которые выступают в роли мостиковых групп, соединяющих цепную часть данных загустителей. Если гидрофильные хвосты будут свободно болтаться в водной фазе, то тогда физически сшитые сетки в эмульсионных красках будут иметь тенденцию к разрушению, что в результате приведет к значительному уменьшению вязкости при малом усилии сдвига.
В одном варианте реализации сополимерные поверхностно-активные вещества изобретения являются многофункциональными, например, содержат мультигидрофобные головки и/или мультигидрофильные хвосты. Гидрофобный фрагмент (фрагменты) цепи сополимерного поверхностно-активного вещества могут соединяться с органическими пигментами, а электролиты, получающиеся в результате нейтрализации групп карбоновой кислоты, могут взаимодействовать с неорганическими пигментами. В результате проведения разумного выбора гидрофобного фрагмента (фрагментов) и/или мономеров в цепи сополимера, что знакомо специалистам в соответствующей области и, самое большее, потребует проведения только минимального количества стандартных экспериментов, в еще одном варианте реализации сополимерное поверхностно-активное вещество должно быть способным эмульгировать как органические, так и неорганические пигменты. Включение сополимерного поверхностно-активного вещества настоящего изобретения в композицию красителя по желанию может позволить значительно уменьшить количество обычного поверхностно-активного вещества (веществ), используемого в данных композициях красителей, или даже устранить потребность в обычном поверхностно-активном веществе в ней.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к краске, которая может быть эмульсионной краской или краской, содержащей растворитель, включающей основу краски и композицию красителя изобретения. Сополимерное поверхностно-активное вещество также может вступать во взаимодействие с латексными частицами и/или с ассоциативными модификаторами реологии основы краски. Поскольку в одном варианте реализации сополимерное поверхностно-активное вещество является многофункциональным, и цепь его сополимера является достаточно длинной, сополимерное поверхностно-активное вещество может связываться с поверхностями латексных частиц и с «мостиковыми мицеллами» ассоциативных загустителей на нескольких участках по цепи своего сополимера. Не связываясь с теорией, предполагается, что настоящие сополимерные поверхностно-активные вещества по существу не изменяют вязкости при малом усилии сдвига, например, вязкости по Стормеру, для красок после колеровки и по существу сохраняют структуру сетки эмульсионных красок. В одном варианте реализации вязкость при малом усилии сдвига у краски после проведения колеровки при помощи композиции красителя изобретения находится в диапазоне приблизительно ±10% от вязкости при малом усилии сдвига у основы краски, из которой получали краску. В одном варианте реализации вязкость при малом усилии сдвига у краски после проведения колеровки при помощи композиции красителя изобретения находится в диапазоне приблизительно ±5% от вязкости при малом усилии сдвига у основы краски, из которой получали краску. В одном варианте реализации вязкость при малом усилии сдвига у краски после проведения колеровки при помощи композиции красителя изобретения находится в диапазоне приблизительно ±3% от вязкости при малом усилии сдвига у основы краски, из которой получали краску.
Еще одно преимущество настоящего сополимерного поверхностно-активного вещества заключается в легкости, с которой реологию композиции красителя изобретения можно контролировать, не оказывая значительного влияния на реологический профиль, например, вязкость по ICI (Имперский химический трест), основы краски. Поэтому на превосходные характеристики текучести и выравнивающую способность, которые различные HEUR придают эмульсионным краскам, их содержащим, неблагоприятного влияния оказано быть не должно. В дополнение к этому, сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения может оказывать минимальное влияние на блеск основы краски. Многие коммерческие красители включают силикаты для регулирования вязкости красителя. Однако силикаты также могут привести к уменьшению вязкости при высоком усилии сдвига у эмульсионных красок, содержащих либо ассоциативные, либо неассоциативные загустители, поскольку такие красители разбавляют загустители, используемые в основе краски, а вязкость при высоком усилии сдвига у основы краски очень сильно зависит от количества присутствующего загустителя (загустителей). Кроме того, силикаты в красителе могут приводить к уменьшению блеска у основы краски, к которой такой краситель был добавлен. Однако в композициях красителей, в качестве диспергатора окрашенных пигментов включающих сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения, композиция красителя должна оказывать незначительное влияние на уровень блеска у основы краски и/или вязкость при высоком усилии сдвига. В одном варианте реализации вязкость при высоком усилии сдвига у краски после проведения колеровки при помощи композиции красителя изобретения находится в диапазоне приблизительно ±10% от вязкости при высоком усилии сдвига у основы краски, из которой получали краску.
Дополнительное преимущество настоящего сополимерного поверхностно- активного вещества заключается в его минимальном влиянии на характеристики текучести/выравнивающую способность у краски изобретения, содержащей композицию красителя изобретения. В одном варианте реализации краска изобретения характеризуется номинальной величиной характеристик текучести/выравнивающей способности, измеренной при 25°С в соответствии с документом ASTM Standard D4062-99, соответствующей, по меньшей мере, 8 на шкале в пределах от 1 до 10, при этом 10 соответствует наилучшим характеристикам текучести/выравнивающей способности. В еще одном варианте реализации краска изобретения характеризуется номинальной величиной характеристик текучести/выравнивающей способности, измеренной по тому же самому методу, соответствующей приблизительно 9. В еще одном варианте реализации краска изобретения характеризуется номинальной величиной характеристик текучести/выравнивающей способности, измеренной по тому же самому методу, соответствующей приблизительно 10. В еще одном варианте реализации краска изобретения характеризуется номинальной величиной характеристик текучести/выравнивающей способности, измеренной по тому же самому методу, соответствующей 10.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения относится к способу получения краски, который включает перемешивание основы краски с композицией красителя изобретения.
Примеры
Как уже упоминалось ранее, сополимерные поверхностно-активные вещества изобретения придают полезные эксплуатационные характеристики, например, покрытиям, таким как эмульсионная краска, содержащим сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения и композиции красителей, в которых, по меньшей мере, один пигмент диспергируют благодаря действию сополимерного поверхностно-активного вещества изобретения.
Следующие далее примеры дополнительно иллюстрируют определенные варианты реализации настоящего изобретения. Данные примеры предлагаются исключительно в иллюстративных целях и никоим образом не ограничивают объем настоящего изобретения. Необходимо отметить, что вследствие округления сумма количеств каждого присутствующего ингредиента может оказаться не равной итоговому значению в каждом случае.
Пример 1: Получение сополимерного поверхностно-активного вещества (1)
Реакцию эмульсионной полимеризации проводили в четырехгорлой колбе вместимостью, приблизительно равной 4 л (1 галлон США), при продуве азота. Реакционную колбу оснащали холодильником, термометром, мешалкой и питающим насосом. Колбу погружали в водяную баню с регулируемой температурой, выдерживаемую при постоянной температуре в диапазоне приблизительно ±0,1°С от заданной точки. Таблица 1 демонстрирует ингредиенты, использованные для сополимерного поверхностно-активного вещества и при его получении.
Таблица 1
Ингредиенты для получения сополимерного поверхностно-активного вещества (1)
Компонент
Части (массовые)
Первоначальная загрузка в реактор
Деионизованная вода
47,2
Нонилфениловый эфир персульфата аммония (СО 436)
0,1
Эмульсия мономеров
Деионизованная вода
12,1
Нонилфенолэтоксилат (СО 630)
1,3
Метакриловая кислота
11,8
Винилацетат
10,8
Бутилакрилат
6,7
Тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат
0,4
Диаллилфталат
0,03
Раствор инициатора 1
Персульфат аммония
0,1
Деионизованная вода
2,0
Раствор инициатора 2
Персульфат аммония
0,1
Деионизованная вода
3,1
Нонилфениловый эфир персульфата аммония
0,2
Промывание
Деионизованная вода
4,0
Итого
99,93
В реакционную колбу загружали деионизованную воду и поверхностно-активное вещество нонилфениловый эфир персульфата аммония (СО 436, полученный в компании Rhodia Inc. (Крэнбери, Нью-Джерси)) и содержимое колбы нагревали до 80°С. При 80°С в реакционную колбу загружали и в течение 10 минут выдерживали 6% эмульсии мономеров, содержащей поверхностно-активное вещество нонилфенолэтоксилат, включающее 9 молей этиленоксида на один моль поверхностно-активного вещества (СО 630, полученное в компании Rhodia Inc.). После этого в реакционную колбу загружали и в течение 15 минут выдерживали раствор инициатора 1. Затем в течение периода времени продолжительностью в диапазоне от приблизительно 3 до приблизительно 4,5 часов в реакционную колбу подавали раствор инициатора 2 и оставшуюся эмульсию мономеров. После завершения добавления линию подачи промывали или прополаскивали водой; промывные воды также вводили в реакционную колбу. Температуру реакционной колбы выдерживали на уровне 80-85°С в течение одного часа, после чего колбу охлаждали до приблизительно 25°С и извлекали продукт в виде сополимерного поверхностно-активного вещества в виде латекса или эмульсии. Сополимерное поверхностно-активное вещество характеризовалось среднечисленной молекулярной массой, равной приблизительно 100000 дальтонам.
Было замечено, что после добавления основания, такого как нашатырный спирт или гидроксид натрия, сополимерное поверхностно-активное вещество латекса растворялось в водной фазе, тем самым, свидетельствуя о том, что латекс, содержащий данное сополимерное поверхностно-активное вещество, представляет собой HASE.
Продукт в виде сополимерного поверхностно-активного вещества охарактеризовали как моногидрофобное и мультигидрофильное растворимое в щелочи сополимерное поверхностно-активное вещество.
Пример 2: Получение сополимерного поверхностно-активного вещества (2)
Методики и условия в данном примере были теми же самыми, что и в примере 1, за исключением того, что ингредиенты, использованные для сополимерного поверхностно-активного вещества и при его получении, демонстрирует таблица 2.
Таблица 2
Ингредиенты для получения сополимерного поверхностно-активного вещества (2)
Компонент
Части (массовые)
Первоначальная загрузка в реактор
Деионизованная вода
46,4
Нонилфениловый эфир персульфата аммония
0,1
Эмульсия мономеров
Деионизованная вода
13,9
Нонилфениловый эфир персульфата аммония
0,5
Смешанное поверхностно-активное вещество (АВЕХ 2020)
1,2
Метакриловая кислота
9,6
Винилацетат
8,5
Бутилакрилат
3,6
Этилметакрилат
5,3
Тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат
2,9
Этиленгликольдиакрилат
0,03
Раствор инициатора 1
Персульфат аммония
0,06
Деионизованная вода
2,6
Раствор инициатора 2
Персульфат аммония
0,07
Деионизованная вода
3,0
Нонилфениловый эфир персульфата аммония
0,13
Смешанное поверхностно-активное вещество (АВЕХ 2020)
0,3
Промывание
Деионизованная вода
1,8
Итого
100,0
Использованное смешанное поверхностно-активное вещество АВЕХ 2020 представляло собой патентованный состав, полученный в компании Rhodia Inc., и, как предполагается, он содержит смесь анионного поверхностно-активного вещества и неионного поверхностно-активного вещества. Продукт в виде сополимерного поверхностно-активного вещества охарактеризовали как мультигидрофобномодифицированное растворимое в щелочи сополимерное поверхностно-активное вещество.
Пример 3: Получение сополимерного поверхностно-активного вещества (3)
Методики и условия в данном примере были теми же самыми, что и в примере 1, за исключением того, что ингредиенты, использованные для сополимерного поверхностно-активного вещества и при его получении, демонстрирует таблица 3.
Таблица 3
Ингредиенты для получения сополимерного поверхностно-активного вещества (3)
Компонент
Части (массовые)
Первоначальная загрузка в реактор
Деионизованная вода
49,4
Нонилфениловый эфир персульфата аммония
0,1
Эмульсия мономеров
Деионизованная вода
13,9
Нонилфениловый эфир персульфата аммония
0,4
Смешанное поверхностно-активное вещество (АВЕХ 2020)
1,2
Метакриловая кислота
9,8
Винилацетат
9,8
Этилметакрилат
9,8
Тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат
0,6
Раствор инициатора 1
Персульфат аммония
0,03
Деионизованная вода
0,7
Раствор инициатора 2
Персульфат аммония
0,04
Деионизованная вода
2,0
Нонилфениловый эфир персульфата аммония
0,14
Смешанное поверхностно-активное вещество (АВЕХ 2020)
0,3
Промывание
Деионизованная вода
1,5
Итого
99,71
Пример 4: Получение сополимерного поверхностно-активного вещества (4)
Методики и условия в данном примере были теми же самыми, что и в примере 1, за исключением того, что тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат заменили на 1,2 части бегенилполи(этиленокси)метакрилата.
Пример 5: Получение сополимерного поверхностно-активного вещества (5)
Методики и условия в данном примере были теми же самыми, что и в примере 2, за исключением того, что тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат заменили на децилполи(этиленокси)акрилат.
Пример 6: Получение сополимерного поверхностно-активного вещества (6)
В данном примере использовали множество гидрофобных фрагментов. Методики и условия в данном примере были теми же самыми, что и в примере 3, за исключением того, что мономеры в эмульсии мономеров представляли собой нижеследующее:
10 частей метакриловой кислоты,
9,2 части винилацетата,
9,2 части этилметакрилата,
1,9 части децилполи(этиленокси)акрилата и
0,18 части бегенилполи(этиленокси)метакрилата.
Пример 7: Получение сополимерного поверхностно-активного вещества (7)
В данном примере использовали множество гидрофобных фрагментов. Методики и условия в данном примере были теми же самыми, что и в примере 3, за исключением того, что мономеры в эмульсии мономеров представляли собой нижеследующее:
12 частей метакриловой кислоты,
9 частей винилацетата,
9 частей этилметакрилата,
1,6 части тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилата и
0,21 части бегенилполи(этиленокси)метакрилата.
Пример 8: Получение сополимерного поверхностно-активного вещества (8)
В данном примере использовали две стадии и подачу мономера, являющегося поверхностно-активным веществом, проводили в ходе второй стадии. Методики и условия в данном примере были теми же самыми, что и в примере 7, за исключением того, что мономер, являющийся поверхностно-активным веществом, представлял собой 1,03 части тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилата, и тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат добавляли к эмульсии мономеров после того, как приблизительно половину эмульсии мономеров добавляли в реакционную колбу.
Инфракрасный спектр сополимерного поверхностно-активного вещества из данного примера представлен на чертеже.
Пример 9: Композиция красителя фуксина и органического красного (I)
Получали композицию красителя, содержащую фуксин, органический красный и сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения. Сополимерное поверхностно-активное вещество, которое использовали, описывается в примере 3. Его добавляли к дисперсии в латексной форме, в которой его получали в примере 3. Таблица 4 демонстрирует ингредиенты, использованные в композиции красителя фуксина и органического красного.
Таблица 4
Композиция красителя фуксина и органического красного (1)
Компонент
Части (массовые)
Вода
76,7
Сополимерное поверхностно-активное вещество из примера 3
7,6
Гидроксид натрия (50%-ный водный раствор)
1,0
Пеногаситель (L475)
0,6
Консервант (NUOSEPT 95)
0,3
Фуксин
12,6
Органический красный
1,3
Итого:
100
Обычный используемый пеногаситель DREWPLUS L475 получали в компании Ashland Specialty Chemical Co. (Колумбус, Огайо). Обычный используемый консервант NUOSEPT 95 получали в компании Creanova Inc. (Уэйн, Нью-Джерси).
Композицию красителя получали следующим образом. В химический стакан из нержавеющей стали объемом 1 л, снабженный мешалкой, которая перемешивала при низкой скорости, равной приблизительно 500 об/мин, добавляли в следующем далее порядке: воду, эмульсию сополимерного поверхностно-активного вещества из примера 3 и раствор гидроксида натрия. Тогда когда раствор становился прозрачным, добавляли пеногаситель L-475 и консервант NUOSEPT 95 и перемешивание продолжали приблизительно при 500 об/мин в течение 10 минут. Скорость перемешивания увеличивали до приблизительно 1000 об/мин, после чего добавляли порошкообразные пигменты, то есть фуксин и органический красный. После завершения добавления пигментов скорость перемешивания увеличивали до приблизительно 2500 об/мин и перемешивание продолжали в течение приблизительно 45 минут при данной скорости до тех пор, пока смесь не принимала вид гомогенной дисперсии. После этого смесь подвергали обработке на песчаной мельнице (Model L-3-J, Chicago Boiler Co., Буффало-Гроув, Иллинойс) при использовании в качестве мелющих тел стеклянной дроби с диаметром 1,00 мм.
Композиция красителя (1) обладала удовлетворительными эксплуатационными свойствами. Данный пример демонстрирует, например, что сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения представляло собой эффективный диспергатор и стабилизатор для органических пигментов, таких как фуксин и органический красный из примера.
Пример 10: Композиция белого красителя (2)
Получали композицию красителя, содержащую белый пигмент и сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения. Сополимерное поверхностно-активное вещество, которое использовали, описывается в примере 3. Его добавляли к дисперсии в латексной форме, в которой его получали в примере 3. Таблица 5 демонстрирует ингредиенты, использованные в композиции белого красителя.
Таблица 5
Композиция белого красителя диоксида титана (2)
Компонент
Части (массовые)
Вода
23,8
Сополимерное поверхностно-активное вещество из примера 3
4,9
Полиэтиленгликоль 400
2,6
Гидроксид натрия (50%-ный водный раствор)
0,4
Пеногаситель (L475)
0,7
Консервант (NUOSEPT 95)
0,3
Диоксид титана
67,3
Итого:
100
В качестве компонента композиции красителя (2) использовали растворитель полиэтиленгликоль 400, то есть этиленгликолевый растворитель, характеризующийся среднечисленной молекулярной массой, приблизительно равной 400 дальтонам.
Композицию белого красителя получали по той же самой методике, что и описанная в примере 9, за исключением того, что обработку в песчаной мельнице опускали и, само собой разумеется, использовали другой пигмент.
Композиция красителя (2) обладала удовлетворительными эксплуатационными свойствами. Данный пример демонстрирует, например, что сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения представляло собой эффективный диспергатор и стабилизатор для неорганического пигмента, такого как диоксид титана.
Пример 11: Композиция красителя (3)
Получали композицию красителя, содержащую сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения, используемое в комбинации с сополимерным алкоксилатом и солью растворимого в воде сополимера. Композицию красителя получали по той же самой методике, что и описанная в примере 9, за исключением того, что к композиции красителя также добавляли 0,75 части натриевой соли коммерчески доступного сополимера, содержащего акриловую кислоту, BYK 155 (полученной в компании BYK-Chemie USA Inc.; Уоллингфорд, Коннектикут) и 1,5 части сополимерного алкоксилата SOLSPERSE 27000 (полученного в компании Avecia Inc., Уилмингтон, Делавэр).
Композиция красителя (3) обладала удовлетворительными эксплуатационными свойствами. Данный пример демонстрирует, например, что композиции красителей изобретения, содержащие сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения, могут дополнительно содержать обычный растворимый в воде полимер или полимеры.
Пример 12: Композиция желтого красителя (4)
Получали композицию красителя, содержащую желтый пигмент и сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения, используемое в комбинации с обычным поверхностно-активным веществом. Сополимерное поверхностно-активное вещество, которое использовали, описывается в примере 3. Его добавляли к дисперсии в латексной форме, в которой его получали в примере 3. Таблица 6 демонстрирует ингредиенты, использованные в композиции желтого красителя.
Таблица 6
Композиция красителя желтого оксида железа (4)
Компонент
Части (массовые)
Вода
36,7
Сополимерное поверхностно-активное вещество из примера 3
4,4
Раствор анионного поверхностно-активного вещества (BYK 190,
3
водный раствор с 40%-ным содержанием твердой фазы)
Полиэтиленгликоль 400
5
Гидроксид натрия (50%-ный водный раствор)
0,5
Пеногаситель (L475)
0,6
Консервант (NUOSEPT 95)
0,3
Желтый оксид железа
49,5
Итого:
100
Обычное анионное поверхностно-активное вещество BYK 190, использованное в виде водного раствора с 40%-ным содержанием твердой фазы, получали в компании BYK-Chemie USA Inc.
Композицию желтого красителя получали по той же самой методике, что и описанная в примере 10, за исключением того, что, само собой разумеется, использовали другой пигмент.
Композиция красителя (4) обладала удовлетворительными эксплуатационными свойствами. Данный пример демонстрирует, например, что композиции красителей изобретения, содержащие сополимерное поверхностно-активное вещество изобретения, могут дополнительно содержать обычное поверхностно-активное вещество или поверхностно-активные вещества.
Пример 13: Основа акриловой эмульсионной краски, содержащая различные HEUR
Состав для латекса полуматового связующего акриловой краски, то есть основы эмульсионной краски или неколерованного латекса, содержащего различные HEUR, продемонстрирован в таблице 7.
Таблица 7
Неколерованная акриловая полуматовая эмульсионная краска
Компонент
Части (массовые)
Вода
18
Пропиленгликоль
4
Гидроксиэтилцеллюлоза
0,5
Диспергатор (TAMOL 681)
0,75
Карбонат кальция
20
Пеногаситель (FOAMASTER PL)
0,1
Консервант (NUOSEPT 95)
2
Поверхностно-активное вещество (TRITON Х-100)
0,5
Пропиленгликоль
1
Сложный эфир (TEXANOL)
2,5
Аммиак
0,25
Акриловое латексное связующее (SG-10M)
59
Реологическая добавка (RM-2020)
3,5
Реологическая добавка (RM-825)
1,06
Вода
6,8
ISOPAR L
1
Пеногаситель (FOAMASTER PL)
0,75
Использованную гидроксиэтилцеллюлозу NATROSOL Plus 250 MBR получали в компании Hercules Inc. (Уилмингтон, Делавэр). Обычный использованный гидрофобный сополимерный диспергатор TAMOL 681 получали в компании Rohm & Haas (Филадельфия, Пенсильвания). Обычный использованный пеногаситель FOAMASTER PL получали в компании Cognis Corp. (Цинциннати, Огайо). Обычное использованное поверхностно-активное вещество на основе полиэтиленгликоля TRITON Х-100 получали в компании Union Carbide/Dow Chemical Co. (Дэнбери, Коннектикут). Обычный использованный сложный эфир TEXANOL, как представляется, состоящий по существу из 2,2,4-триметил-1,3-пентандиолмоноизобутирата, получали в компании Eastman (Кингспорт, Теннеси). Обычное использованное акриловое латексное связующее SG-10M и использованные реологические добавки RM-2020 и RM-825 получали в компании Rohm & Haas.
Основу краски получали следующим образом. В лабораторный стакан из нержавеющей стали вместимостью 1 л, снабженный мешалкой, которая перемешивала при низкой скорости, равной приблизительно 500 об/мин, добавляли указанные количества первых семи ингредиентов из таблицы 7, то есть воды, пропиленгликоля, гидроксиэтилцеллюлозы, диспергатора, карбоната кальция, пеногасителя и консерванта. Скорость перемешивания увеличивали до приблизительно 2000 об/мин приблизительно на 10 минут, что приводит к измельчению компонентов. После этого скорость перемешивания уменьшали приблизительно до 500 об/мин и в порядке, приведенном в таблице, добавляли указанные количества остальных ингредиентов из таблицы 7, то есть поверхностно-активного вещества, пропиленгликоля, сложного эфира, аммиака, акрилового латексного связующего SG-10M, реологической добавки RM-2020, реологической добавки RM-825, воды, ISOPAR L и пеногасителя. После завершения добавления скорость перемешивания увеличивали до приблизительно 1000 об/мин и перемешивание продолжали при данной скорости в течение приблизительно 10 минут.
Основа эмульсионной краски характеризовалась вязкостью по Стормеру, равной 95 единицам Кребса для измерения при 25°С. Вязкость по Стормеру определяли в соответствии с ASTM Standard D562-01, "Standard Test Method for Consistency of Paints Measuring Krebs Unit (KU) Viscosity Using a Stormer-Type Viscometer" при использовании вискозиметра Брукфильда модели KU-1, полученного в компании BYK-Gardner USA (Риверс-Парк II, Мэриленд).
Основа эмульсионной краски характеризовалась вязкостью по ICI, равной 1,1 пуаза для измерения при 25°С. Вязкость по ICI определяли в соответствии с ASTM Standard D4287-00, "Standard Test Method for High-Shear Viscosity Using a Cone/Plate Viscometer" при использовании конического/плоского цифрового вискозиметра ICI модели САР 1000 (полученного в компании BYK-Gardner USA).
Основа эмульсионной краски характеризовалась номинальной величиной характеристик текучести/выравнивающей способности, измеренной при 25°С, соответствующей 10 на шкале в пределах от 1 до 10, при этом 10 представляет собой наилучшие характеристики текучести/выравнивающей способности. Характеристики текучести/выравнивающей способности определяли по мазкам в соответствии с ASTM Standard D4062-99, "Standard Test Method for Leveling of Paints by Draw-Down Method". Для данных испытаний использовали ракель для испытания на выравнивающую способность Leneta (LTB-2) и таблицы мазков Leneta (Form 18B), где каждый получали в компании Leneta Company (Мэхвэх, Нью-Джерси). Мазки оценивали визуально, приписывая им номинальные значения в диапазоне от 1 до 10, как указывается в документе ASTM D4062.
В следующем далее примере использовали неколерованный латекс из примера 13, где с ним перемешивали композиции красителей.
Пример 14: Акриловые эмульсионные краски после проведения колеровки при помощи композиций красителей изобретения
Колеровку аликвот описанной в примере 13 неколерованной основы краски проводили при помощи композиций красителей изобретения в результате перемешивания приблизительно 355 мл (приблизительно 12 жидкостных унций) каждого красителя и приблизительно 3,43 л (приблизительно 116 жидкостных унций) неколерованной краски. Из неколерованной краски из примера 13 также получали и контрольные колерованные краски, проводя перемешивание приблизительно 355 мл (приблизительно 12 жидкостных унций) коммерческого красителя, содержащего тот же самый пигмент, но только обычное поверхностно-активное вещество (вещества), и приблизительно 3,43 л (приблизительно 116 жидкостных унций) неколерованной краски.
Вязкость по Стормеру (малое усилие сдвига) и вязкость по ICI (высокое усилие сдвига) для каждой колерованной краски измеряли при 25°С по методам, описанным в примере 13. Изменения вязкости по Стормеру и вязкости по ICI после колеровки, то есть, [(вязкость колерованной краски) - (вязкость неколерованной краски)], продемонстрированы в таблицах 8 и 9 соответственно в сопоставлении с соответствующим контрольным образцом.
Таблица 8
Изменения вязкости по Стормеру (единицы Кребса) для колерованных красок в сопоставлении с неколерованной основой краски
Пигмент или пигменты в красителе
Совместно с композицией красителя изобретения, содержащей сополимерное поверхностно-активное вещество
Совместно с коммерческим контрольным красителем, содержащим поверхностно-активное вещество предшествующего уровня техники
Красный оксид железа
0
-31
Желтый оксид железа
0 (пример 12)
-31
Диоксид титана белый
0 (пример 10)
-33
Сажа
+2
-29
Фуксин и органический красный
-1 (пример 11)
-33
Фталоцианиновый голубой
+1
-24
Таблица 9
Изменения вязкости по ICI (пуазы) для колерованных красок в сопоставлении с неколерованной основой краски
Пигмент или пигменты в красителе
Совместно с композицией красителя изобретения, содержащей сополимерное поверхностно-активное вещество
Совместно с коммерческим контрольным красителем, содержащим поверхностно-активное вещество предшествующего уровня техники
Красный оксид железа
-0,02
-0,36
Желтый оксид железа
-0,05 (пример 12)
-0,34
Диоксид титана белый
-0,06 (пример 10)
-0,41
Сажа
-0,01
-0,42
Фуксин и органический красный
-0,06 (пример 11)
-0,43
Фталоцианиновый голубой
-0,10
-0,13
Необходимо отметить, что каждая композиция красителя изобретения, обозначенная номером примера в таблицах 8 и 9, может и не оказаться конкретной партией, получение которой описывается в данном примере, однако композиция красителя изобретения, перемешанная с неколерованной краской, по существу является идентичной препарату, описываемому в указанном примере. Коммерческие красители, использованные в качестве контрольных образцов в таблицах 8 и 9, не содержат сополимерного поверхностно-активного вещества, а, главным образом, содержат поверхностно-активное вещество предшествующего уровня техники изопропиламиндодецилбензолсульфонат в качестве их диспергатора.
Каждая краска в таблицах 8 и 9 после колеровки при помощи композиции красителя изобретения характеризовалась номинальным значением характеристик текучести/выравнивающей способности, соответствующим 10, согласно методу определения, описанному в примере 13.
Пример 15: Алкидная краска, содержащая растворитель, после колеровки при помощи композиции красителя изобретения
Неколерованную основу краски, содержащую растворитель, подвергали колеровке при помощи композиции красителя в следующем далее примере.
Использованная неколерованная основа краски, содержащая растворитель, представляла собой коммерческий продукт: Benjamin Moore & Со. (Монтвэйл, Нью-Джерси) SATIN IMPERVO Alkyd Low Lustre Enamel, Ultra Base, C235 4B, Lot Number 304320. Данной основой краски являлось алкиловое производное соевого масла, в котором в качестве растворителя используют изопарафин.
Колеровку приблизительно 3,43 л (приблизительно 116 жидкостных унций) данной основы краски проводили при помощи приблизительно 355 мл (приблизительно 12 жидкостных унций) композиции красителя (1) из примера 9 в результате перемешивания двух жидкостей.
Для колерованной краски, содержащей растворитель, проводили оценку на совместимость красителя или на «растирание», как это называют в сфере изготовления красок. Для получения мазка колерованной краски на карте для мазка (полученной в компании Leneta Company) использовали аппликатор пленки, относящийся к типу BIRD (то есть планку для нанесения мазка), который позволял получать пленку шириной 6 дюймов при толщине сырой пленки 0,04 дюйма. По истечении приблизительно 10 минут после нанесения мазка, когда пленка становилась липкой, но не сухой, часть краски на карте для мазка растирали пальцем по часовой стрелке, делая 20 круговых движений. Визуальная оценка показывала, что область растирания по существу имела тот же самый цвет, что и не подвергнутая растиранию область на карте.
Все публикации и патентные заявки включаются в настоящий документ для справки в той же самой степени, как если бы для каждой индивидуальной публикации или патентной заявки было бы конкретно и индивидуально указано то, что она включается для справки.
Если не было указано другого, то все величины процентов и частей, приведенные в настоящем документе, являются массовыми, то есть массовый процент (мас.%) и массовые части.
Несмотря на очевидность того, что для достижения целей, представленных выше, изобретение, описанное в настоящем документе, полностью раскрыто, необходимо понимать, что специалистами в соответствующей области могут быть разработаны многочисленные модификации и варианты реализации. Предполагается, что прилагаемая формула изобретения включает все такие модификации и варианты реализации, которые соответствуют подлинным объему и сущности настоящего изобретения.