阅读说明：本技术 表面活性辅助剂 (Surface-active adjuvant ) 是由 T.鹤见 于 2018-04-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种包含酰胺化合物和非离子表面活性剂的辅助剂。本发明还涉及一种包含所述辅助剂和胶乳聚合物的水性组合物。(The present invention relates to a kind of adjuvant comprising amide compound and nonionic surfactant.The water-based composition comprising the adjuvant and latex polymer that the invention further relates to a kind of.)

表面活性辅助剂

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年4月19日提交的国际申请号PCT/EP 2017/059280的优先权，将两种申请的全部内容通过援引方式并入本申请。

如果通过援引方式并入本申请的任何专利、专利申请、以及公开物的披露内容与本申请的说明相冲突到了可能导致术语不清楚的程度，则本说明应该优先。

技术领域

本发明涉及一种辅助剂，值得注意地是一种表面活性辅助剂。本发明还涉及一种包含胶乳聚合物和所述辅助剂的水性组合物。

背景技术

表面活性剂广泛用于水性配制品(如水性涂料)中。现代表面活性剂常常具有对于其中使用它们的特定应用的性能要求特别定制的特性。

一些利用表面活性剂的工业方法涉及动态表面条件，其中新表面产生的速度高，例如在以下应用中：如印刷、辊涂、幕式涂布、喷墨、喷涂等。此类方法典型地要求包括在所施加配制品中的表面活性剂展现出有效地降低表面张力、快速地润湿基底、促进乳化和/或分散等的能力。动态表面张力(DST)通常用于测量一种溶液降低表面张力的能力。

例如，美国专利号5,328,884披露了一种含有酰胺化合物作为乳化剂/分散剂的彩色显影剂组合物。

还已知极性有机溶剂对于降低水性配制品的表面张力是有用的。然而，使用有机溶剂具有某些缺点，如在所得配制品中VOC(挥发性有机化合物)含量高。

需要提供在降低水性组合物(如水性涂料组合物)的表面张力方面高度有效的新的表面活性剂体系。需要提供可以以低剂量有效地降低水性组合物的表面张力的新的表面活性剂体系。需要提供新的表面活性剂体系，当将该表面活性剂体系配制成水性配制品时，其可以产生低表面张力连同良好的混溶性。需要提供具有低表面张力和相关益处的水性涂料组合物。

发明内容

在一方面，本发明提供一种包含(A)酰胺化合物和(B)非离子表面活性剂的辅助剂、值得注意地是表面活性辅助剂；

其中，该酰胺化合物由以下通式表示：

R₁-(C＝O)-N(R₂)(R₃) (I)

其中R₁表示C₄-C₂₂、饱和或不饱和的、直链或支链的脂肪族烃基；并且

R₂和R₃独立地表示氢，或C₁-C₄、饱和或不饱和的、直链或支链的脂肪族烃基；

该非离子表面活性剂具有在从13至18范围内的HLB值。

在一些实施例中，酰胺化合物由以下通式表示：

R₁-(C＝O)-N(R₂)(R₃) (II)

其中R₁表示C₄-C₂₂、饱和或不饱和的、直链或支链的脂肪族烃基；并且

R₂和R₃是甲基。

在一些实施例中，非离子表面活性剂是由以下通式表示的化合物：

R₆-(OCH₂CH₂)_n-OH (III)

其中R₆是C₈-C₁₄烷基、优选C₁₁-C₁₄烷基；

n是从5至100、优选从5至50、甚至更优选从8至40的整数。

在本发明的另一个方面，提供了一种包含所述辅助剂和胶乳聚合物的水性组合物、值得注意地是水性涂料组合物。当配制成水性组合物时，辅助剂可以有效并快速地降低表面张力。水性组合物还可以提供良好的混溶性。还已发现，掺有辅助剂的水性组合物具有低表面张力，这将有助于这些组合物在界面处展开，从而产生快速润湿、良好的清洁、分散和乳化等益处，并且用于其中使用水性组合物的应用。

水性组合物可以进一步包含颜料。

水性组合物可以用于涂料，如粘结剂、涂漆、油墨、粘合剂，聚合物可以包括但不限于：水基全丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸共聚物、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸乙烯酯、醇酸树脂、环氧树脂和聚氨酯分散体。还可以使用其他类似的聚合物。

具体实施方式

遍及本说明，包括权利要求书，术语“包含一个/种(comprising one)”或“包含(comprising a)”应理解为是与术语“包含至少一个/种”同义，除非另外指明，并且“在…之间”应理解为包括极限值。

应注意在指定任何浓度、重量比或量的范围时，任何具体上限浓度、重量比或量可以分别与任何具体下限浓度、重量比或量相关联。

使用冠词“一个/一种(a/an)”、和“该(the)”是指该冠词语法对象的一个或多于一个(即，至少一个)。

术语“和/或”包括“和”、“或者”的意思并且也包括与该术语相连的元素的所有其他可能组合。

如本文中使用的，关于有机基团的术语“(C_n-C_m)”，其中n和m各自为整数，指示该基团可以每个基团含有从n个碳原子至m个碳原子。

如本文中使用的，术语“烃基”是指主要由碳原子和氢原子组成的基团，该基团可以是饱和或不饱和的，直链、支链或环状的，脂肪族或芳香族的。

如本文中使用的，“脂肪族烃基”是指直链或支链的烃链，并且任选地含有一个至两个烯属不饱和位点或一个或两个炔属不饱和位点，如烷基和烯基。

如本文中使用的，“烷基”意指其是指直链或支链的饱和脂肪族烃基的基团或基团的一部分。合适的烷基的实例包括甲基、乙基、正丙基、2-丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、己基等。

酰胺化合物

根据本发明的酰胺化合物由以下通式表示：

R₁-(C＝O)-N(R₂)(R₃) (I)

其中R₁表示C₄-C₂₂、饱和或不饱和的、直链或支链的脂肪族烃基；并且

R₂和R₃独立地表示氢，或C₁-C₄、饱和或不饱和的、直链或支链的脂肪族烃基。

在通式(I)中，R₁优选地是C₄-C₂₀脂肪族基、更优选C₅-C₁₆脂肪族烃基、甚至更优选C₆-C₁₂脂肪族烃基、并且最优选C₈-C₁₀脂肪族烃基。

特别地，该酰胺化合物由以下通式表示：

R₁-(C＝O)-N(R₂)(R₃) (II)

其中R₁表示C₄-C₂₂、饱和或不饱和的、直链或支链的脂肪族烃基；并且

R₂和R₃是甲基。

在通式(II)中，R₁优选地是C₅-C₁₆脂肪族烃基、更优选C₆-C₁₂脂肪族烃基、甚至更优选C₈-C₁₀脂肪族烃基。

酰胺化合物的实例包括并且不限于N，N-二(2-乙基己基)甲酰胺、N，N-二环己基甲酰胺、N，N-二苯基甲酰胺、N，N-二丁基乙酰胺、N，N-二辛基乙酰胺、N，N-二(2-乙基己基)乙酰胺、N-[3-(2-乙基己基氧基)丙基]乙酰胺、N，N-二环己基乙酰胺、N，N-二苯基乙酰胺、N，N-二苄基乙酰胺、N，N-二(2-乙基己基)丙酰胺、N，N-二环己基丙酰胺、N，N-二乙基辛酰胺、N，N-二丁基辛酰胺、N，N-二(2-乙基己基)辛酰胺、N，N-二环己基辛酰胺、N，N-二甲基月桂酰胺、N，N-二乙基月桂酰胺、N，N-二丁基月桂酰胺、N-(2-乙基己基)月桂酰胺、N，N-二(2-乙基己基)月桂酰胺、N-月桂基月桂酰胺、N，N-二烯丙基月桂酰胺、N，N-二环己基月桂酰胺、N，N-二甲基肉豆蔻酰胺、N，N-二乙基肉豆蔻酰胺、棕榈酰胺、N，N-二甲基棕榈酰胺、N，N-二乙基棕榈酰胺、硬脂酰胺、N，N-二甲基硬脂酰胺、N，N-二乙基硬脂酰胺、油酰胺、N，N-二甲基油酰胺、N，N-二乙基油酰胺、N，N-二丁基油酰胺、N，N-二丁基苯氧乙酰胺、N，N-二(2-乙基己基)苯氧乙酰胺、N，N-二丁基苯甲酰胺、N，N-二(2-乙基己基)苯甲酰胺、N，N-二丁基苯乙酰胺、N，N-二(2-乙基己基)苯乙酰胺、N，N-二(2-乙基己基)环己酰胺、N，N-二乙基苯甲酰胺、月桂酰基吗啉、癸酰基吗啉、油酰基吗啉、N，N-二(2-乙基己基)乙酰胺、N，N-二环己基乙酰胺、N，N-二乙基月桂酰胺、N，N-二丁基月桂酰胺、N，N-二甲基油酰胺、N，N-二乙基油酰胺和N，N-二丁基油酰胺、N，N-二辛基甲磺酰胺、N，N-二环己基甲磺酰胺、N，N-二辛基乙磺酰胺、苯磺酰胺、N-甲基苯磺酰胺、N，N-二甲基苯磺酰胺、N-乙基苯磺酰胺、N，N-二乙基苯磺酰胺、N-丁基苯磺酰胺、N，N-二丁基苯磺酰胺、N-辛基苯磺酰胺、N，N-二辛基苯磺酰胺、N-十二烷基苯磺酰胺、N，N-二环己基苯磺酰胺、甲苯磺酰胺、N-甲基甲苯磺酰胺、N，N-二甲基甲苯磺酰胺、N-乙基甲苯磺酰胺、N，N-二乙基甲苯磺酰胺、N-丁基甲苯磺酰胺、N，N-二丁基甲苯磺酰胺、N-辛基甲苯磺酰胺、N，N-二辛基甲苯磺酰胺、N-十二烷基甲苯磺酰胺、N-(2-羟乙基)甲苯磺酰胺、N-(3-甲氧基丙基)甲苯磺酰胺、N-(3-乙氧基丙基)甲苯磺酰胺、N-(3-辛氧基丙基)甲苯磺酰胺、N-(甲苯磺酰基)吗啉、N-(苯磺酰基)哌啶、二甲苯磺酰胺、N，N-二甲基二甲苯磺酰胺、N，N-二乙基二甲苯磺酰胺、N，N-二丁基二甲苯磺酰胺、N-辛基二甲苯磺酰胺、氯苯磺酰胺、N，N-二乙基氯苯磺酰胺、N，N-二丁基氯苯磺酰胺、N，N-二甲基二苯基磺酰胺、N，N-二乙基-二苯基磺酰胺、N，N-二丁基甲苯磺酰胺、N，N-二辛基苯磺酰胺、N，N-二辛基甲磺酰胺、N-辛基二甲苯磺酰胺、N，N-二甲基己酰胺、N，N-二甲基辛酰胺、N，N-二甲基癸酰胺、N，N-二甲基十二酰胺、N，N-二甲基十一酰胺、N，N-二甲基十四酰胺等。

非离子表面活性剂

根据本发明的非离子表面活性剂具有在从13至18范围内的HLB(亲水-亲油平衡)值。非离子表面活性剂的HLB值典型地可以根据本领域技术人员熟知的GRIFFIN方法来确定。HLB值通过以下公式计算：

HLB＝(亲水基团部分的分子量/总表面活性剂的分子量)×100/5

非离子表面活性剂的实例包括具有其中将多羟基醇如甘油、山梨糖醇和蔗糖分别经由酯键键合到脂肪酸上的结构的甘油脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯。

非离子表面活性剂的实例还包括聚氧化烯烷基醚、聚氧化烯烷基苯基醚或聚氧乙烯/聚氧丙烯烷基醚、聚氧乙基/聚氧丙烯烷基苯基醚、及其混合物。

非离子表面活性剂的实例进一步包括脂肪酸烷醇酰胺和烷基多葡糖苷。

非离子表面活性剂的实例进一步包括聚氧乙烯脱水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇三油酸酯、及其混合物。

非离子表面活性剂的另外的实例包括以由苏威公司(Solvay Company)制造的BC系列产品出售的那些。

优选地，非离子表面活性剂是由以下通式表示的化合物：

R₄-(OCH₂CH₂)_n-OH (III)

其中R₄是C₈-C₁₄烷基、优选C₁₁-C₁₄烷基，如C₁₁、C₁₂、C₁₃和C₁₄烷基；

n是从5至100、优选从5至50、甚至更优选从8至40的整数。

可替代地，在通式(III)中，R₄是C₂-C₈烷基，n是从5至100、优选从5至50、甚至更优选从8至40的整数。

非离子表面活性剂的一个优选的实例是聚氧乙烯十三烷基醚，值得注意地是具有从8至40的乙氧基化数的聚氧乙烯十三烷基醚。如本文中使用的，“乙氧基化数”意指包含在乙氧基化的化合物中的环氧烷或环氧乙烷重复单元的平均数。

在一些实施例中，辅助剂包含(A)酰胺化合物和(B)非离子表面活性剂；

其中该酰胺化合物由以下通式表示：

R₁-(C＝O)-N(R₂)(R₃) (II)

其中R₁表示C₄-C₂₂、饱和或不饱和的、直链或支链的脂肪族烃基；

R₂和R₃是甲基；

该非离子表面活性剂是由以下通式表示的化合物：

R₄-(OCH₂CH₂)_n-OH (III)

其中R₄是C₈-C₁₄烷基；

n是从5至100的整数。

在一些实施例中，辅助剂包含(A)酰胺化合物和(B)非离子表面活性剂；

其中该酰胺化合物由以下通式表示：

R₁-(C＝O)-N(R₂)(R₃) (II)

其中R₁表示C₄-C₂₂、饱和或不饱和的、直链或支链的脂肪族烃基；

R₂和R₃是甲基；

该非离子表面活性剂是由以下通式表示的化合物：

R₄-(OCH₂CH₂)_n-OH (III)

其中R₄是C₁₁-C₁₄烷基；

n是从8至40的整数。

在一些实施例中，表面活性剂组合物包含(A)酰胺化合物和(B)非离子表面活性剂；

其中该酰胺化合物由以下通式表示：

R₁-(C＝O)-N(R₂)(R₃) (II)

其中R₁表示C₆-C₁₂、饱和或不饱和的、直链或支链的脂肪族烃基；

R₂和R₃是甲基；

该非离子表面活性剂是由以下通式表示的化合物：

R₄-(OCH₂CH₂)_n-OH (III)

其中R₄是C₁₁-C₁₄烷基；

n是从8至40的整数。

酰胺化合物与非离子表面活性剂的重量比优选地是在从2∶3至19∶1的范围内、更优选在从3∶4至15∶1的范围内。

在另一方面，本发明涉及一种包含本文中描述的辅助剂的水性组合物、值得注意地是水性涂料组合物。如本文中使用的，术语“涂料组合物”包括并且不限于胶乳粘结剂、树脂、胶水、粘合剂(包括并且不限于压敏粘合剂)、油墨(包括并且不限于UV油墨、常规油墨、混合油墨和水基油墨)、密封剂、结合剂组合物、涂料(包括并且不限于涂漆)。在水性涂料组合物的情况下，本发明的水性组合物可以值得注意地包含至少一种衍生自至少一种选自下组的丙烯酸单体的胶乳聚合物，该组由以下各项组成：丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯；至少一种颜料和水。水性涂料组合物可以进一步包含填充剂。如以上提及的，该至少一种胶乳聚合物可以是纯丙烯酸、苯乙烯丙烯酸、乙烯基丙烯酸或丙烯酸化的乙烯乙酸乙烯酯共聚物。该胶乳聚合物可以是水基环氧树脂。该胶乳聚合物还可以是水性醇酸树脂和聚氨酯分散体。还可以使用其他类似的水性聚合物。

辅助剂或水性组合物可以进一步包含水和/或有机溶剂，如醇、甲酰胺、乙酰胺、甘醇、甘醇醚、二甘醇二甲醚、甘醇醚乙酸酯以及酮。有机试剂的实例包括：甲醇、乙醇、2-丙醇、1-丙醇、丁醇、己醇、2-乙基己醇、DMF、DMAC、EG、PG、甘油、DEG、TEG、己二醇、烷基溶纤剂、烷基卡必醇、PEG单烷基醚、甲基甘醇二甲醚、乙基甘醇二甲醚、乙二醇单甲基醚乙酸酯、丙酮、MEK。

本发明还涉及一种用于制备该辅助剂的方法，其中该方法包括将如本文中描述的(A)酰胺化合物和(B)非离子表面活性剂混合的至少一个步骤。任选地，该方法还可以涉及将该辅助剂与水和/或如以上提及的有机溶剂混合。任选地，混合在加热下(例如加热至最高达80℃的温度)进行。

当配制成水性组合物时，辅助剂(值得注意地是表面活性辅助剂)可以有效地降低该水性组合物的表面张力。典型地，即使在基于该水性组合物的总重量低于0.5wt％的表面活性剂水平下，含有该辅助剂的水性组合物也具有不超过30mN/m、优选从24至30mN/m的动态表面张力。因此，本发明还涉及一种在0.3秒的表面时效(surface age)下具有不超过30mN/m、优选从24至30mN/m的动态表面张力的水性组合物。优选地所述水性组合物包含如本文中描述的(A)酰胺化合物和(B)非离子表面活性剂。

水性组合物可以是水性溶液或水性分散体、水包油乳液、油包水乳液、油-水-油乳液、水-油-水乳液、油性溶液、醇溶液等。

本发明还涉及一种用于制备水性组合物的方法，该方法包括将本文中描述的辅助剂与水、任选地与本文中描述的附加的成分和有机溶剂混合的步骤。该混合可以通过本领域技术人员熟知的任何手段进行。

存在于水性组合物中的酰胺化合物和非离子表面活性剂的总重量可以是在基于该水性组合物的总重量从0.01％至5％、优选从0.05％至3％、更优选从0.1％至1％、还更优选从0.2％至0.5％的范围内。

本发明的辅助剂和水性组合物可以各自进一步包含一种或多种附加的表面活性剂。附加的表面活性剂可以是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、或其混合物。

合适的阴离子表面活性剂的实例包括碳酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐等。阴离子表面活性剂的实例包括LA40S(由苏威公司制造的)。

阳离子表面活性剂的实例包括胺盐，如季铵盐。

两性表面活性剂的实例包括碳酸盐类型表面活性剂等。碳酸盐类型表面活性剂可以是氨基酸或甜菜碱。

辅助剂和水性组合物可以各自含有另外的添加剂，只要这些添加剂不抑制本发明的效果。添加剂的实例包括聚合物、颜料、染料、油、乳化剂、分散剂、消泡剂、聚结剂、增稠剂、抗静电剂、增滑剂、抗滑剂、硬化剂、防腐剂、UV吸收剂、抗菌剂、抗静电剂。

本发明的水性组合物可以进一步包含稀释剂。稀释剂的实例包括醇，醚，酯，酮，醛，脂肪族和芳香族的、以及环状烃，天然存在的芳香剂，植物油，碳酸丙烯酯，丙二醇，还原的乙烯基吡咯烷酮二聚体，γ-丁内酯，N，N-二甲基咪唑烷酮，环己酮和甲基乙基酮，二苯甲酮，具有大于4个碳原子的长链羧酸的苯甲酸苄酯或具有来自具有超过4个碳原子的醇链段的烷基的酯，具有大于6个碳的醇，或对于那些活性成分具有高溶解度和低水溶解度的烃溶剂。还适合作为有机稀释剂的是芳香族石油，这些芳香族石油包括为来自具有大于200℃的平均沸点的原油的可商购馏出物的那些。此类材料的典型是以商标Exon 200或Texaco 400出售的那些。

将通过实例和对比实例更详细的解释本发明，但本发明不应解释为限于此。

实例

视觉外观的评估

分别根据下表1和2中示出的配方来制备水性溶液。通过将成分与蒸馏水混合制备这些溶液。将这些溶液用磁力搅拌器在25℃下搅拌1小时。然后观察视觉外观。均匀溶液表明良好的混溶性并且相分离的出现表明差的混溶性。结果在表1和表2的下部分表(panel)中示出。

动态表面张力测量

用气泡压力张力计KrüssBP-50进行动态表面张力测量。根据设备手册进行这些步骤。典型地，分别制备根据表1和2中的配制品并且在25℃下搅拌1小时。然后将这些配制品在25℃下进行动态表面张力测量。分别在表面时效(也称为“气泡寿命”)＝0.03秒、0.3秒和3秒下测量表面张力。结果在表的下部分表中示出。

表1

表2

(“H”是指均匀的并且“P”是指相分离)

如在表1中示出的，根据本发明的配制品展现出低的表面张力连同良好的混溶性。此外，表面张力快速降低，例如表面张力在0.3秒的表面时效下被降低至低于30mN/m并且几乎达到平衡。

如在表2中示出的，不含酰胺化合物的配制品(对比实例1-3)展现出不足的表面张力降低。不含具有HLB＝13-18的十三烷基乙氧基化物的配制品(对比实例4-6)展现出差的混溶性。

在丙烯酸胶乳中测试

在丙烯酸胶乳中测试根据本发明的辅助剂。结果在下表3中示出：

表3

(E意指实例并且CE意指对比实例)

本发明组合物展现出低的表面张力和良好的混溶性。对比实例展现出差的混溶性并且示出凝结物。

在StyAcr胶乳中测试

在StyAcr胶乳中测试根据本发明的辅助剂。结果在下表4中示出：

表4

	E9	CE9.a	CE9.b
				StyAcr胶乳，45％固体	20	20	20
C<sub>8</sub>-C<sub>10</sub>二甲基酰胺	0.8	1.0	0.8
				十三烷基乙氧基化物(HLB 15.4)	0.2	-	-
十三烷基乙氧基化物(HLB 8)	-	-	0.2
				水	蒸馏的	蒸馏的	蒸馏的
外观	良好	差	差
				在3s下的表面张力(mN/m)	41.0	41.7	40.0

本发明组合物展现出低的表面张力和良好的混溶性。对比实例展现出差的混溶性并且示出凝结物。

在PU胶乳中测试

在PU胶乳中测试根据本发明的辅助剂。结果在下表4中示出：

袁4

本发明组合物展现出低的表面张力和良好的混溶性。对比实例展现出差的混溶性并且示出凝结物。