分散劑的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請涉及和要求2013年2月11日提交的標題為"DISPERSANTS"的美國臨時申 請No. 61/763253的權益，其內(nèi)容在此通過參考引入。
技術領域
[0002] 本發(fā)明涉及用于微粒無機或有機化合物、特別是顏料的分散劑，涉及制備所述分 散劑的方法和包含所述分散劑和微粒無機或有機化合物的組合物。
【背景技術】
[0003] 用于顏料的分散劑是公知的。包含顏料的溶劑性涂料組合物經(jīng)常需要加入分散 劑，來有效分散和穩(wěn)定該組合物，特別是在使用特別細的粒度的情況中更是如此。一種常用 的現(xiàn)有的顏料分散劑是基于聚己內(nèi)酯/十二烷酸/聚醚酰亞胺。這種現(xiàn)有的分散劑銷售和 用于汽車和工業(yè)溶劑基油漆。
[0004] 聚己內(nèi)酯/十二烷酸/聚醚酰亞胺分散劑典型地是固體分散劑，因此難以使用。此 外，其它類似的分散劑經(jīng)常需要協(xié)同劑來幫助將該分散劑結合到顏料上，因此使用不需要 協(xié)同劑的分散劑是有利的。
[0005] 特別地，用于顏料如炭黑的分散劑用于汽車工業(yè)的涂料中。這些涂料施用到金屬 上。涂料組合物領域的技術人員公知的是，溶劑減少性涂料組合物的炭黑著色是最難以著 色來表現(xiàn)出一致和高標準顯色之一。
[0006] -般認為溶劑減少性涂料組合物的炭黑著色（例如丙烯酸磁漆、硝基纖維素清漆 和醇酸樹脂磁漆）的主要問題在于，與利用本領域常規(guī)使用的其它顏料通常能夠實現(xiàn)的相 對容易的顯色相比，難以完全實現(xiàn)這類顏料的黑色顯色潛力。
[0007] 化合物的類似化學性質被用于其它技術領域。它們包括US2, 389, 680,其公開了用 羧酸的氨基烷基酰胺來處理瀝青，其中烷基是(：1(|_(：23飽和或不飽和鏈。瀝青的處理導致了 對于結合礦物骨料來說改進的附著性。
[0008] US6, 982, 078公開了二聚酰胺丙基聚季化合物。這些化合物基于使用C36二聚二 酸，并且公開用于個人護理應用中的阻隔產(chǎn)品。
[0009] EP1073511公開了二胺中和的化合物和羧酸。聚合的二官能化陽離子化合物公開 用作化妝品、個人護理和家用產(chǎn)品中的潤膚劑和調節(jié)劑。
[0010] 所以，本發(fā)明尋求提供一種分散劑，所述分散劑會表現(xiàn)出對于組合物中的微粒無 機或有機化合物、特別是顏料的良好的分散劑性能。本發(fā)明還尋求提供一種分散劑，所述分 散劑在溶劑減少性保護性和裝飾性涂料組合物中具有良好的顏料（包括炭黑顏料）顯色 性。特別地，本發(fā)明尋求提供一種分散劑，所述分散劑具有允許在組合物中使用較少溶劑的 所述性能，同時具有與現(xiàn)有的分散劑和組合物水平相當?shù)臋C械和其它物理性能。
[0011] 本發(fā)明進一步尋求提供一種制備具有改進性能的分散劑的方法，以及還尋求提供 所述分散劑在組合物中的用途。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供的是一種組合物，所述組合物包含至少一種微粒無 機或有機化合物和分散劑，所述分散劑包含具有至少一個羧酸基團的二聚脂肪酸和/或三 聚脂肪酸的殘基，所述殘基衍生以提供末端仲胺或叔胺。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供的是一種分散劑，所述分散劑通過二聚脂肪酸和/ 或三聚脂肪酸和包含仲胺或叔胺的化合物反應來形成。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供的是根據(jù)第一方面的分散劑或通過第二方面形成的 分散劑的用途，用于分散組合物中的微粒無機或有機化合物。
【具體實施方式】
[0015] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，二聚脂肪酸和/或三聚脂肪酸殘基（所述殘基具有至少一個羧酸基團 并衍生以提供末端仲胺或叔胺）可以用作組合物中的微粒無機或有機化合物、特別是顏料 的分散劑，和這種分散劑提供了良好的分散性。歸因于該改進的分散性，所述組合物可以包 含比現(xiàn)有分散劑所需更少的溶劑，或當使用與現(xiàn)有分散劑相同量的該分散劑時，能夠允許 更高的顏料負載量。特別是當該分散劑與顏料例如炭黑（其用于汽車涂料）一起使用時， 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這些有利的效應。
[0016] 如在本文所用的，術語"例如"、"如"或"包括"表示引入進一步澄清更一般性的主 題的例子。除非另有規(guī)定，這些例子僅僅提供來幫助理解本發(fā)明公開中所述的應用，并不表 示以任何方式限制。
[0017] 將理解當描述取代基中碳原子數(shù)目（例如WC1-C6烷基"）時，該數(shù)目指的是取代基 中存在的碳原子的總數(shù)，包括在任何支鏈基中存在的任何碳原子。此外，當描述例如脂肪酸 中碳原子的數(shù)目時，這指的是包括羧基中的一個碳原子和任何支鏈基中存在的任何碳原子 的碳原子總數(shù)。
[0018] 優(yōu)選該分散劑可以選自通式（I)和/或（II)所示的化合物：
[0019] [ (R2) (R1) N-L1-] m-D- [-L2-N (R3) (R4) ] n (I)
[0020]
[0021] 其中
[0022] D表示二聚脂肪酸；
[0023] T表示三聚脂肪酸；
[0024] L1、L2和L 3每個獨立地表示包含1-10個碳原子的連接基團；
[0025] R1、R2、R3、R4、R5和R 6每個獨立地表示氫或C rC6烷基；
[0026] R1和R2中至少一個表示C ^C6烷基，R3和R4中至少一個表示C1-C 6烷基，和R5和R6 中至少一個表示C1-C6烷基；
[0027] 對于式（I)，m和η之和是1或2 ;和
[0028] 對于式（II)，m、n和ρ之和是1、2或3。
[0029] 術語二聚脂肪酸（也稱作二聚二酸或二聚脂肪二酸）是本領域公知的，并且指的 是單或多不飽和脂肪酸和/或其酯的二聚產(chǎn)物。相關術語三聚脂肪酸類似地指的是單或多 不飽和脂肪酸和/或其酯的三聚產(chǎn)物。
[0030] 二聚脂肪酸描述在 T. E. Breuer，"Dimer Acids"，J. I. Kroschwitz (編輯）， Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，第 4 版，Wily，紐約，1993,第 8 卷， 第223-237頁中。它們通過在壓力下聚合脂肪酸、然后通過蒸餾除去大部分未反應的脂肪 酸起始材料來制備。最終產(chǎn)物通常包含一些少量的單脂肪酸和三聚脂肪酸，但是大部分由 二聚脂肪酸構成。根據(jù)期望，所形成的產(chǎn)物可以用不同比例的不同的脂肪酸來制備。
[0031] 二聚脂肪酸與三聚脂肪酸之比可以通過調整加工條件和/或不飽和脂肪酸原料 來改變。二聚脂肪酸可以以基本純的形式使用本領域已知的純化技術從產(chǎn)物混合物分離， 或替代地，可以使用二聚脂肪酸和三聚脂肪酸的混合物。
[0032] 用于本發(fā)明的二聚脂肪酸優(yōu)選衍生自Cltl-C3tl脂肪酸、更優(yōu)選C 12_C24脂肪酸、特別 是C14-C22脂肪酸、進一步優(yōu)選C 16-c2(l脂肪酸和尤其是C 18脂肪酸的二聚產(chǎn)物。因此，所形成 的二聚脂肪酸優(yōu)選包含20-60、更優(yōu)選24-48、特別是28-44、進一步優(yōu)選32-42和尤其是36 個碳原子。
[0033] 衍生二聚脂肪酸的脂肪酸可以選自線性或支化的不飽和脂肪酸。不飽和脂肪酸可 以選自具有順式/反式構造的脂肪酸，和可以具有一個或多個不飽和雙鍵。
[0034] 優(yōu)選所用的脂肪酸是線性單不飽和脂肪酸。
[0035] 合適的二聚脂肪酸優(yōu)選衍生自油酸、亞油酸、亞麻酸、棕櫚油酸或反油酸的二聚產(chǎn) 物（即是所述二聚產(chǎn)物的二聚等價物）。具體地，合適的二聚脂肪酸衍生自油酸。
[0036] 二聚脂肪酸可以是獲自天然脂肪和油（例如向日葵油、大豆油、橄欖油、菜籽油、 棉籽油或妥爾油）的水解的不飽和脂肪酸混合物的二聚產(chǎn)物。
[0037] 二聚脂肪酸的分子量（重均）優(yōu)選是450-690、更優(yōu)選500-640、特別是530-610 和尤其是550-590。
[0038] 除了二聚脂肪酸之外，二聚通常導致存在不同量的三聚脂肪酸（所謂"三聚體"）、 低聚脂肪酸，和單體脂肪酸（所謂"單體"）的殘基，或它們的酯。單體的量例如可以通過蒸 餾來降低。
[0039] 類似地，任選的三聚脂肪酸優(yōu)選衍生自關于二聚脂肪酸所提及的材料的三聚產(chǎn) 物，并且優(yōu)選是C ltl-C3tl、更優(yōu)選C12-C24、特別是C 14-C22、進一步優(yōu)選C16-C2tl脂肪酸和尤其是C 18 脂肪酸的三聚體。因此，三聚脂肪酸優(yōu)選包含30-90、更優(yōu)選36-72、特別是42-66、進一步優(yōu) 選48-60和尤其是54個碳原子。
[0040] 三聚脂肪酸的分子量（重均）優(yōu)選是750-950,更優(yōu)選790-910,特別是810-890 和尤其是830-870。
[0041] 在本發(fā)明的一個實施方案中，四聚脂肪酸和更高的低聚物（下文中均稱作低聚 酸）在二聚脂肪酸生產(chǎn)過程中形成。因此，這種低聚酸還可以與三聚脂肪酸和/或二聚脂 肪酸和/或單體脂肪單酸組合，存在于本發(fā)明所用的二聚脂肪酸中。
[0042] 低聚酸優(yōu)選是低聚物，所述低聚物含有4個或更多個衍生自Cltl-C3tl、更優(yōu)選 C12-C24、特別是C14-C2JP尤其是C 18脂肪酸的單元。低聚酸的分子量（重均）合適地是大于 1000,優(yōu)選 1200-1800,更優(yōu)選 1300-1700,特別是 1400-1600 和尤其是 1400-1550。
[0043] 在一個實施方案中，分散劑可以僅使用二聚二酸或三聚三酸來形成。在