CN1950141B - 用于疏水性表面的快速低泡湿润剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通式(I)R-O-(A)n-(B)m-H的表面活性剂作为用于疏水性聚合物表面的湿润剂的用途，其中R＝C8烷基，A＝亚丙基氧基，B＝亚乙基氧基，n＝0.8-2.0的平均值，m＝2.0-5.0的平均值；并且涉及一种湿润剂，其包含a)0.5-50重量％的至少一种如权利要求1所述的通式(I)清洁剂，b)1.0-10重量％的C8醇和c)0.5-30重量％的通式(IV)R-O-(A)n-H的化合物，其中R＝C8烷基，A＝亚丙基氧基，n＝0.8-2.0的平均值。
Description
本发明涉及基于C8醇、氧化丙烯和氧化乙烯的表面活性剂用作用于疏水性聚合物表面的湿润剂的用途，并且涉及包含表面活性剂和C8醇的湿润剂。
基于C8醇、氧化丙烯和氧化乙烯的表面活性剂已经从现有技术获知。
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本发明的目的在于提供一种适合用作疏水性聚合物表面湿润剂的表面活性剂。
通过使用通式(I)表面活性剂作为疏水性聚合物表面的湿润剂能够实现上述目的：
R-O-(A)n-(B)m-H (I)
其中，
R是C8烷基，
A是亚丙基氧基，
B是亚乙基氧基，
n是0.8-2.0的平均值，和
m是2.0-5.0的平均值。
基团R是直链或支化的、饱和或不饱和的C8烷基；R优选是至少单支链的烷基，R更优选是单支链的C8烷基。
在非常特别优选的实施方式中，根据本发明使用的表面活性剂中的R是由2-乙基己醇衍生的烷基。
在通式(I)中，A是亚丙基氧基。根据本发明，亚丙基氧基为-O-CH2-CH(CH3)-或-O-CH(CH3)-CH2-基团。在依照本发明使用的表面活性剂中，有利的是只有亚丙基氧基单元直接与醇键结。
在通式(I)中，B是亚乙基氧基。根据本发明，亚乙基氧基为-O-CH2-CH2-基团。
所述表面活性剂有利地具有嵌段结构，即亚丙基氧基链段直接与C8醇键连。与其连接的是亚乙基氧基嵌段。
作为工业表面活性剂，在由于工艺技术的原因而即使并非所有的氧化丙烯已经与醇反应就开始计量加入氧化乙烯的情况下，这种嵌段结构在某些情况下被中断到一定程度。
在根据本发明使用的通式(I)表面活性剂中，n是与C8醇键连的亚丙基氧基单元数目的平均值。
术语“平均值”涉及这样的工业产物，其中在单个的分子中可能存在不同数量的氧化烯单元。在工业产物中，该值描述了相应的氧化烯单元存在的平均比例。例如，数值0.5意味着每两个分子携带一个相应单元。
根据本发明，使用其中n具有平均值0.8-2.0、优选0.8-1.8、更优选1.3-1.6的表面活性剂。
在根据本发明使用的通式(I)表面活性剂中，m是存在于该表面活性剂中的亚乙基氧基单元数目的平均值。
根据本发明，使用其中m具有平均值2.0-2.5、优选2.8-4.0、更优选2.8-3.2的表面活性剂。
通式(I)的表面活性剂将低发泡、可生物降解性和对疏水性聚合物表面的湿润率等非常良好的性能结合在一起，因此它们可依照本发明作为用于疏水性聚合物表面的湿润剂。
对于本发明醇烷氧基化物的母体醇组分ROH，适用的醇组分不仅仅是纯C8醇，也是C8醇的不同异构体的混合物。其实例为不同位置异构体的混合物。存在于根据本发明使用的通式(I)表面活性剂中的醇组分优选仅仅是C8醇的一种异构体。
依照本发明使用的本发明表面活性剂或表面活性剂的混合物优选通过使通式ROH的醇或相应异构C8醇的混合物首先与氧化丙烯反应、然后与氧化乙烯反应制备。烷氧基化反应优选在烷氧基化催化剂存在下进行。具体地，使用碱性催化剂如氢氧化钾和/或氢氧化钠。特定的烷氧基化催化剂，如改性膨润土或水滑石，例如在WO95/04024中所述，可以使引入的氧化烯数量的无规分布显著窄化，从而获得“窄范围”的烷氧基化物。
适当的反应条件，例如温度、压力、反应时间、溶剂、产物的处理和提纯等是本领域技术人员公知的。用于制备可依照本发明使用的表面活性剂的合适反应器同样是本领域技术人员公知的。
在本发明的优选实施方式中，表面活性剂用作疏水性聚合物表面的湿润剂，并且所述表面活性剂具有＞0.41的湿润性能WPPE，其中WPPE符合通式(II)
其中，
□表面活性剂溶液，10s表示0.02重量％表面活性剂水溶液的液滴在40℃下碰撞聚乙烯表面后10秒时在该表面上的接触角，
□蒸馏水表示蒸馏水滴在40℃下碰撞聚乙烯表面后10秒时在该表面上的接触角。
依照本发明使用的湿润剂更优选具有湿润性能WPPE＞0.48，甚至更优选WPPE＞0.52，特别优选＞0.58。
疏水性聚合物表面的湿润性能WPPE的定义是：
疏水性聚合物表面的湿润性能借助在40℃下测量的0.02重量％表面活性剂水溶液的液滴在碰撞聚乙烯表面后10秒时在该表面上的接触角确定。使用的参照为使用蒸馏水的类似实验。
在本发明的进一步优选实施方式中，表面活性剂用作疏水性聚合物表面的湿润剂，并且所述表面活性剂具有＞0.85的湿润率WRPE，其中WRPE符合通式(III)
其中的□蒸馏水和WPPE如上定义，而□表面活性剂溶液，50ms为40℃下0.02重量％表面活性剂水溶液的液滴碰撞聚乙烯表面后50毫秒时在该表面上的接触角。
依照本发明使用的湿润剂更优选具有湿润性能WRPE＞0.87，甚至更优选WRPE＞0.90，特别优选＞0.92。
疏水性聚合物表面的湿润率WRPE的定义是：
表面活性剂对疏水性聚合物表面的湿润率借助表面活性剂水溶液的液滴在聚乙烯表面的接触角随时间的变化而确定。其由液滴碰撞所述表面后50毫秒时的接触角和对于相同表面的湿润性能WPPE来计算。使用的参照同样为使用蒸馏水的类似实验。
通常，适合本发明的疏水性或憎水化的聚合物表面可由任何天然或合成材料组成，或由不同材料的混合物组成。
疏水性聚合物表面指例如所有疏水性或疏水化的生物聚合物或塑料。
优选使用通式(I)的表面活性剂作为疏水性聚合物表面的湿润剂，所述疏水性聚合物表面由选自下述的聚合物组成：棉、基于聚THF的聚合物(如Lycra或PEEK)、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚醚、聚碳酸酯、聚氨酯、橡胶、硅氧烷、聚丁二烯、聚苯乙烯和ABS。通式(I)的表面活性剂还可以用作植物表面的湿润剂，例如叶子、针叶，或用作动物表面的湿润剂，例如昆虫的壳质。还可以使用这些材料的混合物。特别优选的是聚脂、聚酰胺、聚丙烯、棉和它们的混合物。
优选使用通式(I)表面活性剂作为疏水性聚合物表面的湿润剂，所述疏水性聚合物表面是选自模制品、纤维、粉尘、颗粒、粉末、泡沫材料、织物、纱线。粉末和粉尘是较不优选的。
特别优选的是从纤维、纱线和织物内选择疏水性聚合物表面。
本发明的低泡或抑制泡沫的表面活性剂可用于许多应用。优选在化学工业应用的洗涤剂配方和含表面活性剂的配方中将它们用作非离子表面活性剂，其中所述的化学工业应用是例如工业和家居的清洁过程，如织物洗涤，或食品领域的清洁过程，如清洁饮料瓶或杯子或食品加工工业中的植物，或餐具洗涤剂中。具体地，引起关注的是清洁由例如玻璃、陶瓷、漆、塑料或金属制成的硬质表面。所述的表面活性剂进一步在工业清洁剂中和在金属加工工业的清洁过程中应用。
所述的表面活性剂还可以有利地应用于许多其它化学工艺中，例如通常在金属加工工业中，例如在冷却润滑剂、硬化油、液压油乳液、抛光膏、脱模剂、拉制用油、媒染剂、金属清洁剂或金属干燥剂中。
在本文中，所述表面活性剂可用于织物的生产和处理。表面活性剂在织物的生产和处理中的应用是极其通用的；其主要扩展到下述领域：纤维的预处理组合物、人造纤维的生产、纺丝整理和织物熔化、染色辅助剂、整理剂、憎水化试剂、印刷助剂、抗静电剂或絮凝剂以及涂料组合物。
另外，还可以在皮革、造纸、印刷、电镀和照相工业中使用表面活性剂。这里重要的领域为涂料、颜料和印刷油墨。表面活性剂还可以在水性和非水性体系的应用领域中使用。在非水性体系中，它们特别用作分散助剂、抗沉降剂或流动控制剂。另外，表面活性剂使得所谓的高固体体系的制备成为可能。表面活性剂在水性体系中占据较大的份额，其中它们不仅对通过乳液聚合或缩聚制备且基于聚合物分散液的粘结剂起稳定作用，而且还对经常使用的有机和无机颜料起分散助剂的作用。另外，它们改善了这些涂料组合物的粘合性能。
另外，所述表面活性剂可用于水处理，例如废水处理。
另外，所述表面活性剂可用于农作物保护配方。
另外，所述化合物可以在聚合物生产和聚合物加工工业中用作表面活性剂或乳化剂。聚合物生产和聚合物加工应用的主要领域为：聚合物分散液的生产，珠状聚合物的生成，泡沫体的生产，界面活性脱模剂的应用，微胶囊的生产，改进填料和聚合物之间的粘合性，用于获得特殊效果如可发泡性、填料相容性或湿润能力的聚合物分散液添加剂，非水性体系的乳化剂，塑料着色剂、聚合物的防静电改进剂或粘合剂。
本发明还涉及一种湿润剂，其包含：
a)0.5-50重量％的至少一种通式(I)表面活性剂，
b)1.0-10重量％的C8醇，和
c)0.5-30重量％的通式(IV)化合物
R-O-(A)n-H (IV)
其中
R是C8烷基，
A是亚丙基氧基，和
n是0.8-2.0的平均值。
本发明的湿润剂包含0.5-50重量％、优选5-30重量％、更优选8-25重量％的通式(I)表面活性剂作为组分a)。该表面活性剂的结构和优选成分已经在前面描述。
关于组分b)，本发明的湿润剂包含1.0-10重量％、优选1.5-5.0重量％、更优选1.5-4.0重量％的C8醇。对于C8醇，适用已经在关于通式(I)表面活性剂中的说明。组分b)在本发明湿润剂中作为辅助表面活性剂和湿润剂具有协同作用。
关于组分c)，本发明的湿润剂包含0.5-30重量％、优选2.0-20重量％、更优选5-15重量％的通式(IV)化合物，
R-O-(A)n-H (IV)
其中
R是C8烷基，
A是亚丙基氧基，和
n是0.8-2.0的平均值。
基团R是直链或支化的、饱和或不饱和的C8烷基；R优选是至少单支链的烷基，R更优选是单支链的C8烷基。在非常特别优选的实施方式中，本发明湿润剂包含其中R是由2-乙基己醇衍生的烷基的化合物作为组分c)。
在优选实施方式中，本发明湿润剂的组分a)或c)中的R是由2-乙基己醇衍生的烷基。
在特别优选的实施方式中，组分a)、b)和c)由相同的C8醇衍生。该醇最优选是2-乙基己醇。
通式(IV)的化合物是非乙氧基化的(即完全丙氧基化的)表面活性剂，其在本发明的湿润剂中作为高效消泡剂。消泡作用在本发明湿润剂中是期望的。
在通式(IV)中，A是亚丙基氧基。根据本发明，亚丙基氧基为-O-CH2-CH(CH3)-或-O-CH(CH3)-CH2-基团。
在本发明的湿润剂中，所用的组分c)是其中n具有平均值0.8-2.0、优选0.8-1.8、更优选1.3-1.6的通式(IV)化合物。关于平均值的定义适用于前面的说明。
依照本发明使用的上述通式(IV)表面活性剂优选通过使通式ROH或相应异构C8醇的混合物与氧化丙烯反应来制备。烷氧基化反应优选在烷氧基化催化剂存在下进行。所用的催化剂特别为碱性催化剂如氢氧化钾和/或氢氧化钠。特定的烷氧基化催化剂，如改性膨润土或水滑石，例如在WO95/04024中所述，可以使引入的氧化烯数量的无规分布显著窄化，从而获得“窄范围”的烷氧基化物。
适当的反应条件，例如温度、压力、反应时间、溶剂、产物处理和提纯等是本领域技术人员公知的。用于制备可依照本发明使用的表面活性剂的合适反应器同样是本领域技术人员公知的。
本发明的湿润剂可通过按照任何顺序混合组分a)、b)和c)制备，优选在合适的溶剂存在下。合适的溶剂是极性溶剂，例如醇、酮、水或盐溶液，如氢氧化钠水溶液。还可以使用溶剂混合物。
在优选实施方式中，本发明湿润剂的组分a)、b)和c)以水溶液形式存在，即水用作本发明湿润剂的溶剂。
本发明的湿润剂是低发泡的。根据机械发泡方法EN12728(40℃，2g/l的表面活性剂，德国硬度10°)，本发明湿润剂获得的结果为＜20ml、优选＜30ml、更优选＜20ml、最优选＜15ml的泡沫。
Claims (6)
1.一种湿润剂，其包含：
a)0.5-50重量％的至少一种通式(I)表面活性剂：
R-O-(A)n-(B)m-H (I)
其中，
R是C8烷基，
A是亚丙基氧基，
B是亚乙基氧基，
n具有平均值1.3-1.6，和
m具有平均值2.8-3.2，
b)1.5-5.0重量％的C8醇，和
c)0.5-30重量％的通式(IV)化合物
R-O-(A)n-H (IV)
其中
R是C8烷基，
A是亚丙基氧基，和
n具有平均值1.3-1.6。
2.如权利要求1所述的湿润剂，其中组分a)和c)中的R是由2-乙基己醇衍生的烷基。
3.如权利要求1所述的湿润剂，其中组分a)和c)由与b)相同的C8醇衍生。
4.如权利要求1所述的湿润剂，其中所述组分的存在量为：
a)5.0-30重量％，
b)1.5-5重量％，
c)2.0-20重量％。
5.如权利要求1所述的湿润剂，其中C8醇是2-乙基己醇。
6.如权利要求1所述的湿润剂，其中组分a)、b)和c)以水溶液的形式存在。
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