CN104981286B - 分散剂 - Google Patents

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Abstract

一种组合物，所述组合物包含至少一种微粒无机或有机化合物和分散剂，所述分散剂包含具有至少一个羧酸基团的二聚脂肪酸和/或三聚脂肪酸的残基，所述残基衍生以提供末端仲胺或叔胺。所述分散剂可以通过二聚脂肪酸和/或三聚脂肪酸和含有仲胺或叔胺的化合物反应来形成。本发明还包括所述分散剂用于分散组合物中的微粒无机或有机化合物的用途。

Description

分散剂
本申请涉及和要求2013年2月11日提交的标题为“DISPERSANTS”的美国临时申请No.61/763253的权益，其内容在此通过参考引入。
技术领域
本发明涉及用于微粒无机或有机化合物、特别是颜料的分散剂，涉及制备所述分散剂的方法和包含所述分散剂和微粒无机或有机化合物的组合物。
背景技术
用于颜料的分散剂是公知的。包含颜料的溶剂性涂料组合物经常需要加入分散剂，来有效分散和稳定该组合物，特别是在使用特别细的粒度的情况中更是如此。一种常用的现有的颜料分散剂是基于聚己内酯/十二烷酸/聚醚酰亚胺。这种现有的分散剂销售和用于汽车和工业溶剂基油漆。
聚己内酯/十二烷酸/聚醚酰亚胺分散剂典型地是固体分散剂，因此难以使用。此外，其它类似的分散剂经常需要协同剂来帮助将该分散剂结合到颜料上，因此使用不需要协同剂的分散剂是有利的。
特别地，用于颜料如炭黑的分散剂用于汽车工业的涂料中。这些涂料施用到金属上。涂料组合物领域的技术人员公知的是，溶剂减少性涂料组合物的炭黑着色是最难以着色来表现出一致和高标准显色之一。
一般认为溶剂减少性涂料组合物的炭黑着色(例如丙烯酸磁漆、硝基纤维素清漆和醇酸树脂磁漆)的主要问题在于，与利用本领域常规使用的其它颜料通常能够实现的相对容易的显色相比，难以完全实现这类颜料的黑色显色潜力。
化合物的类似化学性质被用于其它技术领域。它们包括US2,389,680，其公开了用羧酸的氨基烷基酰胺来处理沥青，其中烷基是C10-C23饱和或不饱和链。沥青的处理导致了对于结合矿物骨料来说改进的附着性。
US6,982,078公开了二聚酰胺丙基聚季化合物。这些化合物基于使用C36二聚二酸，并且公开用于个人护理应用中的阻隔产品。
EP1073511公开了二胺中和的化合物和羧酸。聚合的二官能化阳离子化合物公开用作化妆品、个人护理和家用产品中的润肤剂和调节剂。
所以，本发明寻求提供一种分散剂，所述分散剂会表现出对于组合物中的微粒无机或有机化合物、特别是颜料的良好的分散剂性能。本发明还寻求提供一种分散剂，所述分散剂在溶剂减少性保护性和装饰性涂料组合物中具有良好的颜料(包括炭黑颜料)显色性。特别地，本发明寻求提供一种分散剂，所述分散剂具有允许在组合物中使用较少溶剂的所述性能，同时具有与现有的分散剂和组合物水平相当的机械和其它物理性能。
本发明进一步寻求提供一种制备具有改进性能的分散剂的方法，以及还寻求提供所述分散剂在组合物中的用途。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供的是一种组合物，所述组合物包含至少一种微粒无机或有机化合物和分散剂，所述分散剂包含具有至少一个羧酸基团的二聚脂肪酸和/或三聚脂肪酸的残基，所述残基衍生以提供末端仲胺或叔胺。
根据本发明的第二方面，提供的是一种分散剂，所述分散剂通过二聚脂肪酸和/或三聚脂肪酸和包含仲胺或叔胺的化合物反应来形成。
根据本发明的第三方面，提供的是根据第一方面的分散剂或通过第二方面形成的分散剂的用途，用于分散组合物中的微粒无机或有机化合物。
具体实施方式
已经发现，二聚脂肪酸和/或三聚脂肪酸残基(所述残基具有至少一个羧酸基团并衍生以提供末端仲胺或叔胺)可以用作组合物中的微粒无机或有机化合物、特别是颜料的分散剂，和这种分散剂提供了良好的分散性。归因于该改进的分散性，所述组合物可以包含比现有分散剂所需更少的溶剂，或当使用与现有分散剂相同量的该分散剂时，能够允许更高的颜料负载量。特别是当该分散剂与颜料例如炭黑(其用于汽车涂料)一起使用时，已经发现了这些有利的效应。
如在本文所用的，术语“例如”、“如”或“包括”表示引入进一步澄清更一般性的主题的例子。除非另有规定，这些例子仅仅提供来帮助理解本发明公开中所述的应用，并不表示以任何方式限制。
将理解当描述取代基中碳原子数目(例如“C1-C6烷基”)时，该数目指的是取代基中存在的碳原子的总数，包括在任何支链基中存在的任何碳原子。此外，当描述例如脂肪酸中碳原子的数目时，这指的是包括羧基中的一个碳原子和任何支链基中存在的任何碳原子的碳原子总数。
优选该分散剂可以选自通式(I)和/或(II)所示的化合物：
[(R2)(R1)N-L1-]m-D-[-L2-N(R3)(R4)]n (I)
其中
D表示二聚脂肪酸；
T表示三聚脂肪酸；
L1、L2和L3每个独立地表示包含1-10个碳原子的连接基团；
R1、R2、R3、R4、R5和R6每个独立地表示氢或C1-C6烷基；
R1和R2中至少一个表示C1-C6烷基，R3和R4中至少一个表示C1-C6烷基，和R5和R6中至少一个表示C1-C6烷基；
对于式(I)，m和n之和是1或2；和
对于式(II)，m、n和p之和是1、2或3。
术语二聚脂肪酸(也称作二聚二酸或二聚脂肪二酸)是本领域公知的，并且指的是单或多不饱和脂肪酸和/或其酯的二聚产物。相关术语三聚脂肪酸类似地指的是单或多不饱和脂肪酸和/或其酯的三聚产物。
二聚脂肪酸描述在T.E.Breuer，“Dimer Acids”，J.I.Kroschwitz(编辑)，Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，第4版，Wily，纽约，1993，第8卷，第223-237页中。它们通过在压力下聚合脂肪酸、然后通过蒸馏除去大部分未反应的脂肪酸起始材料来制备。最终产物通常包含一些少量的单脂肪酸和三聚脂肪酸，但是大部分由二聚脂肪酸构成。根据期望，所形成的产物可以用不同比例的不同的脂肪酸来制备。
二聚脂肪酸与三聚脂肪酸之比可以通过调整加工条件和/或不饱和脂肪酸原料来改变。二聚脂肪酸可以以基本纯的形式使用本领域已知的纯化技术从产物混合物分离，或替代地，可以使用二聚脂肪酸和三聚脂肪酸的混合物。
用于本发明的二聚脂肪酸优选衍生自C10-C30脂肪酸、更优选C12-C24脂肪酸、特别是C14-C22脂肪酸、进一步优选C16-C20脂肪酸和尤其是C18脂肪酸的二聚产物。因此，所形成的二聚脂肪酸优选包含20-60、更优选24-48、特别是28-44、进一步优选32-42和尤其是36个碳原子。
衍生二聚脂肪酸的脂肪酸可以选自线性或支化的不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸可以选自具有顺式/反式构造的脂肪酸，和可以具有一个或多个不饱和双键。
优选所用的脂肪酸是线性单不饱和脂肪酸。
合适的二聚脂肪酸优选衍生自油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈油酸或反油酸的二聚产物(即是所述二聚产物的二聚等价物)。具体地，合适的二聚脂肪酸衍生自油酸。
二聚脂肪酸可以是获自天然脂肪和油(例如向日葵油、大豆油、橄榄油、菜籽油、棉籽油或妥尔油)的水解的不饱和脂肪酸混合物的二聚产物。
二聚脂肪酸的分子量(重均)优选是450-690、更优选500-640、特别是530-610和尤其是550-590。
除了二聚脂肪酸之外，二聚通常导致存在不同量的三聚脂肪酸(所谓“三聚体”)、低聚脂肪酸，和单体脂肪酸(所谓“单体”)的残基，或它们的酯。单体的量例如可以通过蒸馏来降低。
类似地，任选的三聚脂肪酸优选衍生自关于二聚脂肪酸所提及的材料的三聚产物，并且优选是C10-C30、更优选C12-C24、特别是C14-C22、进一步优选C16-C20脂肪酸和尤其是C18脂肪酸的三聚体。因此，三聚脂肪酸优选包含30-90、更优选36-72、特别是42-66、进一步优选48-60和尤其是54个碳原子。
三聚脂肪酸的分子量(重均)优选是750-950，更优选790-910，特别是810-890和尤其是830-870。
在本发明的一个实施方案中，四聚脂肪酸和更高的低聚物(下文中均称作低聚酸)在二聚脂肪酸生产过程中形成。因此，这种低聚酸还可以与三聚脂肪酸和/或二聚脂肪酸和/或单体脂肪单酸组合，存在于本发明所用的二聚脂肪酸中。
低聚酸优选是低聚物，所述低聚物含有4个或更多个衍生自C10-C30、更优选C12-C24、特别是C14-C22和尤其是C18脂肪酸的单元。低聚酸的分子量(重均)合适地是大于1000，优选1200-1800，更优选1300-1700，特别是1400-1600和尤其是1400-1550。
在一个实施方案中，分散剂可以仅使用二聚二酸或三聚三酸来形成。在一个替代的优选实施方案中，可以使用由二聚二酸和三聚三酸的混合物形成的分散剂。
二聚脂肪二醇和三聚脂肪三醇也可以用于形成分散剂。二聚脂肪酸和三聚脂肪酸在本文进行了讨论，并且二聚脂肪二醇和三聚脂肪三醇可以通过氢化相应的二聚/三聚脂肪酸来形成。对于二聚/三聚脂肪酸的详尽的相同的优先适用于相应的二聚脂肪二醇和三聚脂肪三醇。
用于本发明的二聚脂肪酸的二聚脂肪酸(或二聚体)含量优选可以大于60wt％，更优选大于70wt％，特别是大于80wt％，和尤其是大于85wt％。另外，特别优选的二聚脂肪酸的三聚脂肪酸(或三聚体)含量可以小于40wt％，更优选小于30wt％，特别是小于20wt％，和尤其是小于15wt％。
在一个替代的实施方案中，二聚脂肪酸的二聚脂肪酸(或二聚体)含量优选可以是70wt％-99wt％，例如70-96wt％。这可以特别地应用于两种组分或交联的体系。
在另一实施方案中，二聚脂肪酸的二聚体含量可以是90wt％-99wt％，和三聚脂肪酸含量可以小于1wt％。
此外，二聚和/或三聚脂肪酸优选包含小于10wt％、更优选小于6wt％、特别是小于4wt％和尤其是小于3.5wt％的单脂肪单酸(或单体)。
特别优选的是，二聚脂肪二酸和三聚脂肪三酸的混合物可以以下面的范围被包含；
70-90wt％的二聚脂肪二酸，10-30wt％的三聚脂肪三酸；
85-99.5wt％的二聚脂肪二酸，0.1-10wt％的三聚脂肪三酸；或
15-35wt％的二聚脂肪二酸，50-90wt％的三聚脂肪三酸，
混合物的任何其余余量由单体脂肪酸或其它低聚物构成。
全部上述重量百分比值是基于所存在的聚合的脂肪酸和单脂肪酸的总重量。
L1、L2和L3每个表示存在于二聚二酸或三聚三酸的羧酸官能团与仲或叔末端胺之间的连接基团。
所述连接基团L1、L2和L3每个独立地包含1-10个碳原子。优选所述连接基团每个可以是包含1-6个碳原子的烷基或取代的烷基。更优选所述连接基团每个可以是包含1-4个碳原子的烷基或取代的烷基。最优选所述连接基团每个可以是包含2或3个碳原子的烷基或任选取代的烷基。
连接基团每个可以独立地是直链或支化的部分。
烷基低级烷基可以任选地用下面的基团取代：羟基、氟、氯、溴、碘、硝基、OR7、SR8、NR9R10、芳基或杂基团，其中R7-R10每个独立地表示氢，或C1-C3低级烷基。
连接基团每个可以独立地优选用伯胺或羟基末端取代。
连接基团的例子可以独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基丁基等。
基团R1、R2、R3、R4、R5和R6每个独立地表示氢或C1-C6烷基。此外，R1和R2的至少两个表示C1-C6烷基，R3和R4的至少两个表示C1-C6烷基，和R5和R6的至少两个表示C1-C6烷基。优选全部的基团R1、R2、R3、R4、R5和R6每个独立地表示C1-C6烷基。
如在本文所用的，除非另有定义，术语“C1-C6烷基”指的是含有1-6个碳原子的为直链的饱和烃基或支化的部分。
优选基团R1、R2、R3、R4、R5和R6每个独立地表示C1-C4烷基。更优选基团R1、R2、R3、R4、R5和R6每个独立地表示C1-C3烷基。
基团R1、R2、R3、R4、R5和R6可以独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基-丁基、戊基、己基等。更优选基团R1、R2、R3、R4、R5和R6可以独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基。最优选基团R1、R2、R3、R4、R5和R6可以独立地选自甲基或乙基。
特别地，连接基团和仲胺或叔胺可以提供在相同反应物化合物中。所述化合物可以选自胺、二胺、醇或胺醇。优选所述化合物选自二胺或胺醇。
在这个实施方案中，想到基团[(R2)(R1)N-L1-]m-、[(R4)(R3)N-L2-]n-和[(R6)(R5)N-L3-]p-可以全部相同，因为它们可以衍生自相同的反应物化合物。
合适的胺醇可以选自n,n-二甲基乙醇胺(DMEA)、二乙基氨基乙醇(DEEA)、二乙醇胺(DEA)和三乙醇胺(TEA)。
合适的二胺可以选自二甲基氨基丙基胺(DMAPA)或三甲基乙二胺。
优选所述二胺或胺醇选自n,n-二甲基乙醇胺(DMEA)、二乙基氨基乙醇(DEEA)或二甲基氨基丙基胺(DMAPA)。
通过二聚脂肪二酸反应所形成的分散剂可以用含末端叔胺或仲胺的化合物单取代。因此，所述分散剂可以是单取代的，其中值m和n之和 等于1。替代地，所述分散剂可以是二取代的，其中值m和n之和等于2。
当分散剂由三聚脂肪三酸形成时，对于单-、二-或三-取代的来说，值m、n和p之和可以分别等于1、2或3。
想到分散剂可以包含单和二取代的化合物的混合物。当存在三聚三酸时，分散剂也可以包含三取代的化合物。
分散剂可以包含至少50wt％的二取代的化合物，更优选至少60wt％，进一步优选70wt％-98wt％。
分散剂可以包含小于30wt％的单取代的化合物，更优选小于20wt％，进一步优选10wt％-1wt％。
在其中分散剂至少部分由三聚三酸形成的实施方案中，分散剂可以包含小于40wt％的单取代的化合物，更优选小于30wt％，进一步优选5wt％-20wt％。
单与二取代的分散剂化合物之比可以根据期望来改变，并且处于本领域相关技术人员的能力范围内。改变单与二取代基之比可以例如通过使用保护性基团改变反应混合物中所存在的二聚二酸与二胺/胺醇之比来进行。
分散剂可以通过任何方法来合成，并且合适的方法是本领域技术人员公知的。
合成方法的合适的例子可以包括步骤：
将还原剂加入二聚脂肪二酸和/或三聚脂肪三酸中，
加热反应混合物，
加入包含仲胺或叔胺的化合物，
将反应混合物置于部分真空下，
除去任何多余的包含仲胺或叔胺的化合物，
冷却反应混合物，和
排出分散剂产品。
所形成的分散剂优选具有下面的羟值或在不存在羟基时具有碱性值：(如本文所述测量的)200-100，更优选170-110，特别是160-120，和尤其是150-130mgKOH/g。
另外，分散剂优选的酸值(如本文所述测量的)小于10mgKOH/g，更优选小于8mgKOH/g，特别是小于6mgKOH/g，和尤其是小于5mgKOH/g。
所形成的分散剂优选的水含量小于0.8％，更优选小于0.5％，特别是小于0.3％和尤其是小于0.15％。
在合成期间，包含仲胺或叔胺的化合物与二酸和/或三聚脂肪三酸之比分别是1.2-4:1，优选是1.5-3:1，最优选1.8-2.5:1。
组合物中存在的微粒无机或有机化合物可以选自任何合适的微粒无机或有机化合物。特别地，所述微粒无机或有机化合物是涂料组合物中所含的颜料。
微粒无机或有机化合物的粒度可以是5-200nm，更优选8-150nm，最优选10-100nm。
合适的颜料的非限定性的例子包括炭黑。合适的炭黑颜料的例子包括由CabotCorporation，Columbian Chemicals Company和Orion Engineered LLC所制备的那些。
无机颜料的其它例子包括金属氧化物，例如铁、锌、铜、锰或钛的氧化物。
颜料优选可以是炭黑。具体炭黑或炭黑颜料的选择可以由本领域技术人员根据涂料需要来进行。优选炭黑颜料的粒度是10-50nm，更优选10-25nm。
合适的有机或无机颜料粒子可以选自黑色颜料粒子、黄色颜料粒子、品红颜料粒子、红色颜料粒子、紫色颜料粒子、青色颜料粒子、蓝色颜料粒子、绿色颜料粒子、橙色颜料粒子、棕色颜料粒子或白色颜料粒子。
颜料在涂料组合物中的存在量优选可以是总组合物的约0.1wt％-5.0wt％，更优选是0.5-2.0wt％。
特别地，当颜料是炭黑时，所存在的颜料的这些量可以用于生产高达50nm的膜厚。在较高膜厚的情况中，可以使用相对于基底高达20wt％的较大量的炭黑。
组合物还可以包括另外的成分例如性能增强或调整剂。作为例子，性能增强或调整剂可以选自软化剂、增韧剂/粒子、核壳橡胶、阻燃剂、润湿剂、染料、增塑剂、UV吸收剂、抗真菌化合物、填料、粘度改变剂/流动控制剂、增粘剂、稳定剂和抑制剂。
本发明的分散剂用于组合物中，用于分散微粒无机或有机化合物。特别地，所述组合物可以是着色剂组合物。
如在本文所用的，除非另有定义，术语“着色剂组合物”指的是能够向它们施用到其上的表面或基底赋予颜色的组合物。因此，着色剂组合物包含通过分散剂而分散在整个组合物中的颜料或颜料混合物。着色剂组合物的例子包括油墨调色剂、涂料、油漆和雷达吸收剂。特别地，着色剂组合物可以是涂料。优选所述涂料是用于汽车工业中的涂料。
分散剂可以用于着色剂组合物中，所述着色剂组合物是涂料组合物。涂料组合物可以是单层涂料或底漆(或合并的底漆-底涂层)。涂层可以位于金属或其它合适的基底上。
分散剂可以特别地作为用于高性能应用如汽车涂料体系中的炭黑颜料的分散剂。
着色剂组合物可以是丙烯酸油漆或树脂基组合物。
着色剂组合物可以包含表面活性剂，并且它们可以选自阴离子、阳离子或非离子表面活性剂。如果存在，则着色剂组合物可以包含0.01-20wt％的表面活性剂，更优选0.05wt％-15wt％，最优选0.1-3wt％。
使用本发明的分散剂可以允许其中分散颜料所需的分散剂的量小于现有技术的分散剂的着色剂组合物。
优选组合物中分散剂与微粒无机或有机化合物之比小于0.06:1，作为重量百分比之比。更优选分散剂与微粒无机或有机化合物之比小于0.05:1，进一步优选小于0.04:1，最优选小于0.03:1。
当初始配制时，或如果加入例如丙烯酸树脂油漆中，分散剂与微粒无机或有机化合物之比可以在组合物中保持基本相同。
因此当与现有分散剂所需的水平相比时，可以将降低特定水平的颜料所需的本发明的分散剂的水平降低至少25％，优选大于50％。
不希望受到理论过多的束缚，已经发现本发明的益处可以由于仲或叔末端胺基团的存在而被赋予，所述基团有助于附着到带负电荷的微粒无机或有机化合物上。此外，据信使用所述分散剂降低了微粒聚集。
本文所述全部特征可以与任何上面的方面在任意组合中进行组合。
为了能够更容易地理解本发明，作为例子，现在将参考下面的说明。
将理解的是，除非本文另有规定，或除非所提及的测试方法和程序中另有规定，所列的全部测试和物理性能在大气压和室温(即20℃)下测定。
测试方法
酸值定义为中和1g样品的游离脂肪酸所需的氢氧化钾的mg值，并且通过用标准氢氧化钾溶液直接滴定来测量。
碱性(或羟基)值定义为等价于1g样品的羟基含量的氢氧化钾的mg值，并且通过乙酰化、随后水解过量的乙酸酐来测量的。所形成的乙酸随后用氢氧化钾的乙醇溶液滴定。
分散剂的合成
如表1所汇总的，制备了一系列的分散剂。用于下面的合成实施例中的化合物如下所示：
酸
A1-95-98wt％的C18脂肪酸的二聚体、2-4wt％的C18脂肪酸的三聚体的混合物；
A2-75-80wt％的C18脂肪酸的二聚体、18-22wt％的C18脂肪酸的三聚体的混合物；
A3-70-80wt％的C18脂肪酸的三聚体、20-30wt％的C18脂肪酸的二聚体的混合物；
酸混合物A1-A3全部获自Croda。
胺
DMAPA-二甲基氨基丙基胺
DMEA-二甲基乙醇胺
DEEA-二乙基氨基乙醇
表1.-合成的分散剂
合成实施例 酸 胺 所制备的化合物
S1 A1 DMAPA DMAPA二聚酰胺
S2 A2 DMAPA DMAPA二聚酰胺
S3 A3 DMAPA DMAPA三聚酰胺
S4 A2 DMEA DMEA二聚酯
S5 A2 DEEA DEEA二聚酯
合成分散剂S1
向装备有蒸馏柱的洁净的2L四颈反应器烧瓶中加入1002g(3.5当量，基于羧酸)的酸A1，和2.5g的次磷酸(50％溶液)。在氮气吹扫和搅拌下，将混合物加热到160℃。在3小时内将376g的DMAPA加入该反应器烧瓶中，并且从反应中除去冷凝水。在加入全部的DMAPA之后，在1小时的时间内将该反应混合物加热到180℃，然后在该温度保持1小时。然后施加700托的部分真空，并且将该反应在180℃保持另外2小时。
一旦总酸值下降到小于6，则将真空降低到10-20托。将反应混合物保持2小时来蒸馏掉任何多余的DMAPA。将反应混合物冷却到小于80℃，然后从反应烧瓶中排出。
所获得的产物(DMAPA二聚酰胺)在室温是一种透明液体，并且总酸值小于5和碱性值是178。该产物的结构通过NMR方法来证实。
合成分散剂S2
分散剂S2以与S1相同的方式来合成，并且使用酸A2代替A1。所形成的产物在室温是一种透明液体，并且总酸值小于5和碱性值是154。
合成分散剂S3
分散剂S3以与S1相同的方式来合成，并且使用酸A3代替A1。所形成的产物在室温是一种透明液体，并且总酸值小于5和碱性值是175。
合成分散剂S4
分散剂S4以与S1相同的方式来合成，并且使用酸A2代替A1，和使用DMEA代替DMAPA。所形成的产物在室温是一种透明液体，并且总酸值小于7和碱性值是144。
合成分散剂S5
分散剂S5以与S1相同的方式来合成，并且使用酸A2代替A1，和使用DEEA代替DMAPA。所形成的产物在室温是一种透明液体，并且总酸值小于5和碱性值是154。
分散剂配制物实施例
使用分散剂S1-S5制备了多种分散剂配制物。用于下面的实施例中的化合物如下所示：
■Solsperse 24000(现有分散剂，获自Lubrizol)-聚己内酯/十二烷酸/聚醚酰亚胺。这作为对比例被包括，并且不落入本发明的范围内。
■使用本文所合成的分散剂S1-S5。
■Monarch 1300炭黑颜料。
■Aromatic 100-轻质芳族石脑油，主要是C8-C10烃。
炭黑分散体
制备了分散体配制物D1和D2来确定分散剂与炭黑颜料一起使用的性能。该配制物在具有Norstone 1.625”Cowles型叶片的Dispermat LC上制备。该配制物在Qorpack 16盎司玻璃罐中混合。
表2.-分散体配制物
化合物 D1 D2 D3
树脂粘合剂 49.6g 49.6g 49.6g
丙酸正戊酯 16.75g 16.75g 16.75g
S1 103.0g --- ---
S2 --- --- 103.0g
S3 --- 103.0g ---
Monarch 1300炭黑 102.44g 102.44g 102.44g
Aromatic 100 189.48g 189.48g 189.48g
形成配制物D1、D2和D3来确定分散剂在使用Aromatic 100作为溶剂的树脂体系中的效用。已经发现分散体配制物D1、D2和D3分散所述颜料，没有问题。然后进一步测试这些样品。
包含S2的分散体配制物(D3)与Solsperse 24000(对比例)对比进行了测试，来确定当样品在高速(4000rpm)下分散60分钟时随时间的粘度，并且每15分钟除去样品。在高速混合的同时，测试了分散剂来测定剪切效应，并且如果分散剂失效和导致黑色分散体获得足够高的粘度，则该样品凝胶化。
表3.油漆随时间的粘度
表3中的结果显示出，S2基分散体配制物和Solsperse 24000对比例配制物之间的随时间的粘度的差异。可以看到使用S2分散剂时没有发生凝胶化，并且粘度保持得相对较低。当以相同的活性水平使用时，该S2分散剂因此允许比Solsperse 24000更多的流体颜料分散。
基于这个信息，与Solsperse 24000相比，用S2分散剂减少了50％活性物负荷量。在4000rpm下分散30分钟后，该样品然后通过M100 Eiger研磨机运行四遍。结果显示，在50％活性物浓度下，与Solsperse 24000相比，该S2分散剂在分散高性能炭黑颜料时是一样有效的，如果不是更有效的话。
Solsperse 24000分散的样品显示出，粘度从在15分钟标记时的约4500cps到在60分钟标记时的12000cps的快速增加。在与Solsperse 24000相同的活性物水平下使用时，该S2分散剂表现出粘度从15分钟时的1800cps到60分钟时的2100cps的略微增加。
表4.百分比颜色强度差异
表4显示了S2分散的炭黑油漆和Solsperse 24000炭黑油漆之间的百分比颜色强度中的差异，其在BYK Gardner TSC II色度计上进行。与100％活性物水平的Solsperse24000相比，当以50％的活性物水平使用时，S2分散剂在研磨后具有更好的显色。
另外的分散体配制物在树脂体系中制备，所述体系包含60％的混合有丙二醇单甲基醚乙酸酯(PM乙酸酯)的Laropal A81(获自BASF)溶液。所用的油漆体系是Deltron DBX1689底涂层转换剂。
表5.与Solsperse24000相比，在25％活性物水平下使用的分散剂
化学品 D4 D5 D6
Laropal A 8160％ 31.87g 31.87g 31.87g
S5 0.317g --- ---
S4 --- 0.317g ---
S1 --- --- 0.317g
PM乙酸酯 42.32g 42.32g 42.32g
Monarch 1300炭黑 25.49g 25.49g 25.49g
表5显示出用不同形式的二聚酰胺所制备的分散体。这些分散体然后加入待测试的油漆配制物中，来确定性能特性。
表6.使用表5中所制备的分散体的油漆配制物
组分 P1 P2 P3
Deltron DBX 1689 47.0g 47.0g 47.0g
D4 3.0g --- ---
D5 --- 3.0g ---
D6 --- --- 3.0g
将表6中所示的配制物用于测量相对时间的百分比颜色强度。在60分钟内每15分钟取样，并且加入Deltron DBX 1689底涂层转换剂。一旦完成了四个样品，则将它们置于Red Devil 1410油漆搅拌器上60分钟。该样品然后从油漆搅拌器上除去，并且相比于分散的油漆和Solsperse24000对照物二者进行刮涂。
粘度测量使用25％活性物样品来进行，并且与Solsperse 24000对照物进行比较。结果显示在表7中。
表7.与Solsperse 24000相比，在25％活性物水平下的分散体粘度
表7显示出使用Brookfield RVT Synchro-Electric粘度计使用RV轴(Spindle)4在20rpm下不同的粘度测量。当与Solsperse 24000相比时，本发明所有的分散剂在整个60分钟过程中表现出低得多的粘度。
对于样品最终的研磨，测试了下面的配制物。
表8.与Solsperse 24000相比，在50％活性物下用于Eiger研磨的样品
组分 D7 D8
Laropal A8160％ 157.85g 157.85g
S2 3.14g ---
Solsperse 24000 --- 6.3g
二甲苯 --- 24.5g
PM乙酸酯 208.03g 191.96g
Monarch 1300炭黑颜料 126.25g 126.25g
表8显示出制备用于Eiger研磨的油漆分散体。将样品在4000rpm下在Dispermat上分散，然后运行通过Eiger研磨机四遍。在Eiger研磨后，将样品通过粘度进行测试，和刮涂来确定性能特性。表8显示了不同的配制物，其用于相比于Solsperse 24000(其被认为是工业标准)来测试新的二聚酰胺分散剂。
一旦制备了颜料分散体，则将小样品用于油漆中的测试，来确定颜色强度。样品置于其中的油漆是PPG的Deltron DBX 1689底涂层转换剂。这在1小时内固化，并且是透明的，这允许测量颜料提供颜色强度的能力，并且没有任何来自于油漆的着色。
表9.Eiger研磨的样品的粘度
样品 粘度(cps)
D7 3640
D8 4790
表9显示出Eiger研磨的样品的粘度，彼此比较。Solsperse 24000具有最高粘度4790cps，并且不能从容器中倾倒。其它样品是可倾倒的和是流体。
表10.Eiger研磨的样品的百分比颜色强度
样品 ％强度
D7 101.5
D8 100
表10显示出，与Solsperse 24000对照物(D8)相比，样品的百分比颜色强度。
在样品研磨后，由颜料分散体来构成油漆。这些油漆然后进行测试，来测定相比于Solsperse 24000对照物的性能特性。
表11.来自颜料分散体的油漆配制物
组分 P4 P5
Deltron DBX1689 47.0g 47.0g
D7 3.0g ---
D8 --- 3.0g
将该油漆样品在Red Devil 1410油漆搅拌器上混合60分钟。在混合后，将它们放置2小时，然后通过刮涂方法测试，来通过BYK Gardner TSC II色度计来测定百分比颜色强度。
表12.使用Monarch 1300炭黑颜料的油漆百分比颜色强度
样品 ％强度
P4 95.9
P5 100
相比用Solsperse 24000制备的油漆，用本发明的分散剂制备的油漆更有利，如表12所示。
品红颜料分散体
使用分散剂S2和品红颜料来进行测试，来确定二聚酰胺是否能够用于分散除高性能炭黑之外的其它颜料。
所用品红颜料是Cinquasia品红颜料，获自BASF。
表13.S2基分散体和Solsperse 24000的油漆粘合剂配制物
组分 M1 M2
Laropal A8160％ 31.6g 31.6g
Solsperse 24000 1.2g ---
二甲苯 4.9g ---
S2 --- 0.6g
PM乙酸酯 42.3g 37.8g
Cinquasia品红颜料 20g 20g
表13中所示的配制物然后在Dispermat上混合60分钟，并且每15分钟取样。该样品然后置于Deltron DBX 1689底涂层转换剂，用于混合和进一步测试。所制备的油漆配制物如表14所示。
表14.使用分散体配制物M1和M2的油漆配制物
组分 P6 P7
Deltron DBX 1689 47.0g 47.0g
M1 3.0g ---
M2 --- 3.0g
油漆配制物P6和P7每个然后置于Red Devil Classic油漆搅拌器上，并且摇动60分钟。其后将样品置于BYK byko-charts上，并且使用3ml刮涂棒进行测试。使得刮涂的样品干燥，然后在BYK Gardner TSC II色度计上测试。该色度计测试了使用S2分散剂的油漆体系的颜色强度，并且与使用对比例的Solsperse 24000的油漆体系进行了比较。
在4000rpm下分散30分钟后，使用Eiger研磨机完成了另一系列。每个样品通过Eiger研磨机完成了总共4次运行。其后将颜料分散体然后置于油漆配制物中，参见表14。
表15.Cinquasia品红着色的油漆的百分比颜色强度
表15显示出由不同的分散剂制成的品红油漆的百分比颜色强度性能。S2分散剂基配制物，尽管处于比Solsperse 24000低50％的活性水平，但是当用于相同油漆配制物时，表现出更好的颜色强度和覆盖能力。这表明S2分散剂是比Solsperse 24000(其目前被认为是首要的分散剂)好得多的分散剂。
要理解本发明不限于上面的实施方案的细节，该实施方案仅仅作为例子来描述。许多改变是可能的。

Claims (11)

1.一种着色剂组合物，所述组合物包含至少一种为颜料的微粒无机或有机化合物和分散剂，所述分散剂包含具有至少一个羧酸基团的二聚脂肪酸和/或三聚脂肪酸的残基，所述残基衍生以提供末端仲胺或叔胺，和其中所述分散剂选自通式(I)和/或(II)所示的化合物：
[(R2)(R1)N-L1-]m-D-[-L2-N(R3)(R4)]n (I)
其中
D表示二聚脂肪酸；
T表示三聚脂肪酸；
L1、L2和L3每个独立地表示包含1-10个碳原子的连接基团；
R1、R2、R3、R4、R5和R6每个独立地表示氢或C1-C6烷基；
R1和R2中至少一个表示C1-C6烷基，R3和R4中至少一个表示C1-C6烷基，和R5和R6中至少一个表示C1-C6烷基；
对于式(I)，m和n之和是1或2；和
对于式(II)，m、n和p之和是1、2或3。
2.权利要求1所要求的组合物，其中所述连接基团L1、L2和L3每个独立地是包含1-6个碳原子的烷基或取代的烷基。
3.权利要求1或2所要求的组合物，其中所述连接基团和所述仲胺或叔胺提供在相同反应物化合物中，其中所述反应物化合物选自胺、二胺、醇或胺醇。
4.权利要求3所要求的组合物，其中所述反应物化合物选自n,n-二甲基乙醇胺(DMEA)、二乙基氨基乙醇(DEEA)或二甲基氨基丙基胺(DMAPA)。
5.权利要求1或2所要求的组合物，其中所述分散剂包含至少50wt％的二取代的化合物，其中值m和n之和等于2。
6.权利要求1或2所要求的组合物，其中所述组合物中分散剂与微粒无机或有机化合物之比小于0.06:1，作为重量百分比之比。
7.权利要求1或2所要求的组合物，其中所述组合物是涂料组合物。
8.分散剂用于在着色剂组合物中分散为颜料的微粒无机或有机化合物的用途，所述分散剂通过二聚脂肪酸和/或三聚脂肪酸和包含仲胺或叔胺的化合物反应来形成，和其中所述分散剂选自通式(I)和/或(II)所示的化合物：
[(R2)(R1)N-L1-]m-D-[-L2-N(R3)(R4)]n (I)
其中
D表示二聚脂肪酸；
T表示三聚脂肪酸；
L1、L2和L3每个独立地表示包含1-10个碳原子的连接基团；
R1、R2、R3、R4、R5和R6每个独立地表示氢或C1-C6烷基；
R1和R2中至少一个表示C1-C6烷基，R3和R4中至少一个表示C1-C6烷基，和R5和R6中至少一个表示C1-C6烷基；
对于式(I)，m和n之和是1或2；和
对于式(II)，m、n和p之和是1、2或3。
9.权利要求8所要求的分散剂的用途，其中所述包含仲胺或叔胺的化合物选自二胺或胺醇。
10.权利要求9所要求的分散剂的用途，其中所述二胺或胺醇选自n,n-二甲基乙醇胺(DMEA)、二乙基氨基乙醇(DEEA)或二甲基氨基丙基胺(DMAPA)。
11.权利要求8-10任一项所要求的分散剂的用途，其中所述着色剂组合物为涂料组合物。
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