用于乳液聚合的伸展的表面活性劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供具有通式RO-(PO)n-YZ的伸展的陰離子表面活性劑，其中R是在C6至C36范圍內(nèi)的直鏈烷基鏈、在C6至C36范圍內(nèi)的支鏈烷基鏈、或其混合物；PO是亞丙基氧基；Y是-SO3、-CH2CH2CH2-SO3、-CH2CH(CH3)-SO3或-CH2COO；Z是陽離子；并且n為1至50。
【專利說明】用于乳液聚合的伸展的表面活性劑
[0001]對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2011年8月24日提交的美國申請(qǐng)?zhí)?1/526，958的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此用于所有目的。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及乳液聚合，并且更具體地涉及用于這樣的聚合過程的表面活性劑。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)描述
[0005]乳液聚合需要使用表面活性劑以穩(wěn)定單體液滴并且形成膠束，在那里將發(fā)生單體的聚合。不添加適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?，單體將凝結(jié)并且離開溶液，從而產(chǎn)生無法使用的材料。
[0006]兩類表面活性劑通常用于乳液聚合:陰離子的和非離子的。如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，陰離子表面活性劑比非離子表面活性劑更頻繁地被使用。已經(jīng)用于乳液聚合的陰離子表面活性劑的實(shí)例包括聚氧乙稀烷基苯基釀硫酸鹽，烷基苯橫酸鹽，聚氧乙稀烷基釀硫酸鹽，和烷基硫酸鹽。在乳液聚合中經(jīng)常使用聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸鹽，但是由于環(huán)境問題，這些材料逐步停止使用。從事于乳液聚合的公司特別期待備選的陰離子表面活性劑，且尤其尋找陰離子表面活性劑以代替聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸鹽，其是使用最廣泛的表面活性劑之一。
[0007]使用聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸鹽的一個(gè)原因是其成本效率和其在大范圍的熱、機(jī)械和電解質(zhì)條件下提供 提高的粒子穩(wěn)定性的能力。然而，雖然有這些優(yōu)點(diǎn)，但是其使用已經(jīng)開始減少。減少這些類型表面活性劑的使用不僅是由于政府壓力，而且由于現(xiàn)在大的商家要求更綠色的產(chǎn)品的事實(shí)。
[0008]發(fā)明概述
[0009]在一個(gè)方面，本發(fā)明提供用于乳液聚合的表面活性劑。
[0010]在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供用于乳液聚合過程的表面活性劑，與典型的用于乳液聚合的陰離子表面活性劑相比，其在保持膠束穩(wěn)定性的同時(shí)具有低泡性并且需要低劑量。
[0011]在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供用于制備聚合物乳液的方法，通過在本發(fā)明的表面活性劑存在下使單體聚合。
[0012]本發(fā)明的這些及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下詳述中變得明顯。
[0013]優(yōu)選實(shí)施方案詳述
[0014]當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語“直鏈烷基鏈”是指不具有分支的烷基鏈。術(shù)語“支鏈烷基鏈”是指具有一個(gè)或多個(gè)分支的烷基鏈，包括具有直鏈部分和支鏈部分的烷基鏈。
[0015]按照本發(fā)明，提供了具有以下通式的伸展的陰離子表面活性劑:
[0016]RO- (PO) n-YZ
[0017]其中R是在C6至C36的范圍內(nèi)的直鏈烷基鏈、在C6至C36的范圍內(nèi)的支鏈烷基鏈、或其混合物；
[0018]PO是亞丙基氧基；
[0019]Y 是-S03、-CH2CH2CH2-SO3' -CH2CH (CH3) -SO3 或-CH2COO ；[0020]Z是陽離子；并且
[0021]η 為 I 至 50。
[0022]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，R是包含9至17個(gè)碳原子的直鏈和支鏈烷基鏈的混合物。R的分支可以出現(xiàn)在C2至C(X-1)位置的任一個(gè)，其中X是所述烷基鏈中的碳原子數(shù)。優(yōu)選地，X為9至17。最優(yōu)選地，分支在C2位置。R的烷基分支數(shù)可以為O至7，但是優(yōu)選為O至4，并且更優(yōu)選為O至3。分支長度優(yōu)選為I至8個(gè)碳原子。η的值優(yōu)選為2至10，并且更優(yōu)選為4至8。陽離子是陰離子基團(tuán)的抗衡離子。陽離子可以是，但不限于:鈉，鉀，銨，單乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，或鎂。
[0023]乳液聚合是一類自由基聚合，其典型地以結(jié)合有水、單體和表面活性劑的乳液開始。最常見類型的乳液聚合是水包油乳液，其中單體的液滴(油)被表面活性劑乳化在水的連續(xù)相中。水溶性聚合物如某些聚乙烯醇或羥乙基纖維素也可以用于充當(dāng)乳化劑/穩(wěn)定劑。
[0024] 在乳液聚合中，引發(fā)是第一步驟。在引發(fā)期間，形成活性中心，由其生成聚合物鏈。如熟知的，不是所有單體都對(duì)所有類型的引發(fā)劑敏感。自由基引發(fā)在乙烯基單體的碳-碳雙鍵和醛和酮中的碳-氧雙鍵上效果最佳。
[0025]多種引發(fā)劑可以用于乳液聚合。非限制性實(shí)例包括有機(jī)過氧化物或偶氮化合物，金屬碘化物，烷基金屬，過硫酸鹽，以及各種技術(shù)如電離輻射，電化學(xué)或電解，stolification等。在乳液聚合中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的,還典型地采用終止混合物和后處理(finishing)混合物。
[0026]為了證實(shí)本發(fā)明的表面活性劑在典型的乳液聚合反應(yīng)中的用途，提供以下非限制性實(shí)施例。
[0027]實(shí)施例1
[0028]此實(shí)施例顯示丙烯酸丁酯(BA)的和乙酸乙烯酯(VA)的乳液聚合?；旌衔锖腿芤猴@示在以下表1中。將含水混合物(A)充入反應(yīng)器中。將其在攪拌下在72-80°C加熱。隨后加入引發(fā)劑溶液(B)。在保持溫度大約75°C的同時(shí)，在4小時(shí)內(nèi)將單體的混合物(C)滴加至反應(yīng)器。被測(cè)試的表面活性劑和單體顯示在表2中。將溫度保持在70-80°C達(dá)額外的十五分鐘。隨后在30分鐘內(nèi)將終止混合物(D)加入。允許混合物冷卻至40°C并隨后加入后處理混合物(E)。
[0029]表1
[0030]


I重量(g)
A.含水混合物
A476
羥乙基纖維素13
非離子表面活性劑° 19.8[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種用于乳液聚合的表面活性劑組合物，所述組合物包含式:
RO-(PO)n-YZ 其中R是在C6至C36的范圍內(nèi)的直鏈烷基鏈、在C6至C36的范圍內(nèi)的支鏈烷基鏈、或其混合物； PO是亞丙基氧基；
Y是-SO2, -CH2CH2CH2-SO3,或-CH2CH(CH3) -SO3 ； Z是陽離子；并且 η為I至50。
2.權(quán)利要求1所述的表面活性劑組合物，其中R是包含9至17個(gè)碳的直鏈和支鏈烷基鏈的混合物。
3.權(quán)利要求1或2所述的表面活性劑組合物，其中R是支鏈烷基鏈。
4.權(quán)利要求1或2所述的表面活性劑組合物，其中R的烷基分支在C2至C(X-1)位置的任一個(gè)，其中X是所述鏈中的碳原子數(shù)。
5.權(quán)利要求4所述的表面活性劑組合物，其中X為9至17。
6.權(quán)利要求1或2所述的 表面活性劑組合物，其中R的烷基分支在C2位置。
7.權(quán)利要求1或2所述的表面活性劑組合物，其中R的烷基分支數(shù)在O至7的范圍內(nèi)。
8.權(quán)利要求1或2所述的表面活性劑組合物，其中R的烷基分支數(shù)在O至4的范圍內(nèi)。
9.權(quán)利要求1或2所述的表面活性劑組合物，其中R的烷基分支數(shù)為O至3。
10.權(quán)利要求1或2所述的表面活性劑組合物，其中所述R的烷基分支的鏈長是I至8個(gè)碳。
11.權(quán)利要求1或2所述的表面活性劑組合物，其中η為2至10。
12.權(quán)利要求1或2所述的表面活性劑組合物，其中η為4至8。
13.權(quán)利要求1或2所述的表面活性劑組合物，其中Y是_S03。
14.一種用于乳液聚合的表面活性劑組合物，所述組合物包含下式:
RO-(PO)n-YZ 其中R是在C6至C36的范圍內(nèi)的直鏈烷基鏈、在C6至C36的范圍內(nèi)的支鏈烷基鏈、或其混合物； PO是亞丙基氧基；
Y是-CH2COO ； Z是陽離子；并且 η為I至50。
15.權(quán)利要求14所述的表面活性劑組合物，其中R是包含9至17個(gè)碳的直鏈和支鏈烷基鏈的混合物。
16.權(quán)利要求14或15所述的表面活性劑組合物，其中R是支鏈烷基鏈。
17.權(quán)利要求14或15所述的表面活性劑組合物，其中R的烷基分支在C2至C(X-1)位置的任一個(gè)，其中X是所述鏈中的碳原子數(shù)。
18.權(quán)利要求17所述的表面活性劑組合物，其中X為9至17。
19.權(quán)利要求14或15所述的表面活性劑組合物，其中R的烷基分支在C2位置。
20.權(quán)利要求14或15所述的表面活性劑組合物，其中R的烷基分支數(shù)在O至7的范圍內(nèi)。
21.權(quán)利要求14或15所述的表面活性劑組合物，其中R的烷基分支數(shù)在O至4的范圍內(nèi)。
22.權(quán)利要求14或15所述的表面活性劑組合物，其中R的烷基分支數(shù)在O至3的范圍內(nèi)。
23.權(quán)利要求14或15所述的表面活性劑組合物，其中所述R的烷基分支的鏈長是I至8個(gè)碳。
24.權(quán)利要求14或15所述的表面活性劑組合物，其中η為2至10。
25.權(quán)利要求14或15所述的表面活性劑組合物，其中η為4至8。
26.—種制備聚合物乳液的方法，所述方法包括: 在聚合引發(fā)劑和用于乳液聚合的表面活性劑組合物存在下使單體反應(yīng)，所述表面活性劑組合物包含下式:
RO-(PO)n-YZ 其中R是在C6至C36的范圍內(nèi)的直鏈烷基鏈、在C6至C36的范圍內(nèi)的支鏈烷基鏈、或其混合物； PO是亞丙基氧基；
Y是-S03，-CH2CH(CH3) -SO3,或-CH2C00 ； Z是陽離子；并且 η為I至50。
27.權(quán)利要求26所述的方法，其中R是包含9至17個(gè)原子的直鏈和支鏈烷基鏈的混合物。
28.權(quán)利要求26或27所述的方法，其中R是支鏈烷基鏈。
29.權(quán)利要求26或27所述的表面活性劑組合物，其中R的烷基分支在C2至C(X-1)位置的任一個(gè)，其中X是所述鏈中的碳原子數(shù)。
30.權(quán)利要求29所述的表面活性劑組合物，其中X為9至17。
31.權(quán)利要求26或27所述的方法，其中R的烷基分支在C2位置。
32.權(quán)利要求26或27所述的方法，其中R的烷基分支數(shù)在O至7的范圍內(nèi)。
33.權(quán)利要求26或27所述的方法，其中R的烷基分支數(shù)在O至4的范圍內(nèi)。
34.權(quán)利要求26或26所述的方法，其中R的烷基分支數(shù)在O至3的范圍內(nèi)。
35.權(quán)利要求26或27所述的方法，其中所述R的烷基分支的鏈長是I至8個(gè)碳。
36.權(quán)利要求26或27所述的方法，其中η為2至10。
37.權(quán)利要求26或27所述的方法，其中η為4至8。
38.權(quán)利要求26或27所述的方法，其中Y是_S03。
39.權(quán)利要求26或27所述的方法，其中所述單體是乙烯基單體。
【文檔編號(hào)】C08K5/41GK103906804SQ201280052298
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月24日
【發(fā)明者】梅拉尼·安妮·夏普, 奧利弗·赫爾佐克, 塞巴斯蒂亞諾·喬瓦尼·焦?fàn)栠_(dá)諾, 特蕾莎·林威勒·馬里諾, 基普·道格拉斯·夏普 申請(qǐng)人:薩索爾烯烴及表面活性劑有限公司