在共軛胍的存在下大分子物質的表面化學改性的制作方法

文檔序號:3621075
專利名稱:在共軛胍的存在下大分子物質的表面化學改性的制作方法
技術領域
本發明涉及新型大分子物質,其特別適宜作為水性或非水性復雜介質(如墨、油 漆、清漆或粘合劑組合物)中的添加劑,并且其表面官能度根據期望的用途可在很大程度 上變化。更具體地,本發明還涉及合成這類大分子物質的方法?;诒菊f明書的目的,術語“大分子物質”意指無機、有機或無機和有機混雜化合 物,其可以具有至少5nm,更優選至少IOnm和通常小于Imm尺寸的分散體(顆?;蝾w粒團聚 體)形式分散于液態或凝膠組合物中,其中所述尺寸通常大于15nm,最常見大于20nm,例如 為25nm-100微米,以及特別地為50nm_10微米?;诒景l明的目的,大分子物質的概念涵蓋聚合物(特別是具有支化結構的聚合 物)和無機顆粒(特別是采用有機基團表面改性的無機顆粒)。
背景技術
將上述類型的大分子物質作為填料或添加劑結合入墨、油漆、清漆或粘合劑類組 合物中,以賦予所述組合物特定的流變性質(如調節粘度)或其它特定的功能(由組合 物得到的膜的機械強度,組合物的著色,干燥速率,組合物的粘性和特別地對于指定基材如 PMMA、聚碳酸酯、鋼、金屬或玻璃的親合力),是公知的技術手段。上述類型大分子添加劑的使用所面臨的反復提及的問題在于在其被引入的復雜 組合物中的分散,這通常證明難于以任何實際效果實現。然而,如果不有效分散,則所述添 加劑難以理想地發揮其功能。相反,在某些情況下,不良分散會損害組合物的性質。與大分子添加劑使用相關的另一缺陷在于,使用這些添加劑的組合物粘度增加。 大分子添加劑事實上產生非常高且有損于例如組合物的可處理性的粘度,從而阻礙了其在 某些應用中的使用。

發明內容
本發明的一個目的在于提供具有可調節官能度的大分子物質,其能夠在復雜組合 物如墨、油漆、清漆或粘合劑內有效分散,并且其在這類組合物中的結合優選不會引起粘度 的過度升高。為實現該效果,根據本發明的第一方面,本發明的主題在于一種制備具有改性表 面的大分子物質的方法,包括使初始具有-OH和/或-SH官能團的大分子物質(M)與以下 物質接觸的步驟(e)-具有至少一個共軛胍官能團的催化劑(C);和-反應性物質(E),其包含(在可行的基團中)反應性基團,所述反應性基團包括(i)至少一種包括α - β -不飽和羰基C = C-C = 0(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸或 丙烯酰胺基)和/或α - β -不飽和硫代羰基C = C-C = S的基團;和/或(ii)至少一種包含3-5個環原子(優選3-4個環原子)的雜環基團,所述基團選5自環醚、環硫醚和氮雜環丙烷環;這些雜環基團優選為至少一種環氧基、硫代環氧基或氮雜 環丙烷基,并且更優選為至少一種環氧基或硫代環氧基;和/或(iii)至少一種基團,選自異氰酸酯-N = C = 0或硫代異氰酸酯-N = C = S基,以 及式> C = CZ-的三價基團,其中Z為吸電子基(例如4-硝基苯基、氰基或-C = N-基)。在本發明方法的步驟(e)中,初始具有-OH和/或-SH官能團的大分子物質(M) 的表面在具有至少一個共軛胍官能團的催化劑存在下,采用反應性物質(E)改性?;诒菊f明書的目的,術語“共軛胍”意指在相對于其亞胺基中氮原子的α位上 具有不飽和度的胍官能團。換言之,基于本說明書的目的,具有共軛胍官能團的催化劑(C)是指具有符合以 下示意性式的官能團的化合物
權利要求
1.一種制備具有改性表面的大分子物質的方法,包括步驟(e),在步驟(e)中,使初始 攜帶-OH和/或-SH官能團的大分子物質(M)與以下物質接觸-攜帶至少一個共軛胍官能團的催化劑(C);和-包含反應性基團的反應性物質(E),所述反應性基團包括;(i)至少一個包括α,β-不飽和羰基C = C-C = 0和/或α,β -不飽和硫代羰基C = C-C = S的基團;和/或(ii)至少一個包含3-5個環原子的雜環基團,所述基團選自環醚、環狀硫醚和氮雜環 丙烷環;和/或(iii)至少一個選自異氰酸酯-N= C = O或硫代異氰酸酯-N = C = S基和式> C = CZ-的三價基團的基團,其中Z為吸電子基。
2.如權利要求1所述的方法,其中催化劑(C)包含共軛雙胍官能團并符合下式(I)
3.如權利要求1所述的方法,其中催化劑(C)攜帶相互共軛的兩個胍官能團。
4.如權利要求1-3中任一項所述的方法,其中大分子物質(M)包括初始攜帶-OH和/ 或-SH基團,優選攜帶至少一個-OH基團的,具有樹狀結構的聚合物。
5.如權利要求4所述的方法,其中大分子物質(M)為在權利要求1-4之一所述的催化 劑(C)存在下,聚合具有大于2的官能度的單體得到的具有樹狀結構的聚合物,所述方法包 括以下步驟(el)通過單體的催化劑(C)催化聚合形成的具有樹狀結構的聚合物,所述單體包含-至少兩個-OH和/或-SH官能團和至少一個反應性官能團;和/或-至少兩個反應性官能團和至少一個-OH和/或-SH官能團;其中所述單體攜帶的反應性官能團選自包括α,β -不飽和羰基C = C-C = 0和/或 α,β -不飽和硫代羰基C = C-C = S,包含3-5個環原子的環醚基團或包含3-5環原子的 硫代環醚基團或包含3-5個環原子的氮雜環丙烷環的基團;異氰酸酯基-N = C = 0、硫代 異氰酸酯基-N = C = S、S> C = CZ-三價基團,其中Z為吸電子基,和酯、硫代酯、酰胺、氨 基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、磷酸酯或硫酸酯基團,這些反應性官能團優選包含α,β-不 飽和羰基C = C-C = O;(e2)使得到的攜帶端-OH或-SH官能團的具有樹狀結構的聚合物(P)與反應性物質 (E)和催化劑(C)接觸。
6.如權利要求1-3中任一項所述的方法,其中大分子物質(M)包括在表面初始具 有-OH或-SH基,優選至少具有-OH基的無機顆粒。
7.如權利要求1-6中任一項所述的方法,其中在使大分子物質(M)、反應性物質(E)和 催化劑(C)接觸的步驟(e)中,催化劑C的量相對于反應性物質(E)上存在的反應性基團 總量的摩爾比(催化劑/反應性物質)為0. 05% -10%。
8.如權利要求1-7中任一項所述的方法,其中反應性物質(E)為包含至少一個α, β -不飽和羰基C = C-C = 0和/或至少一個α,β -不飽和硫代羰基C = C-C = S的化 合物,優選符合下式(II)的化合物
9.如權利要求8所述的方法,其中;-步驟(e)在7X IO4-IO5Pa壓力下,優選在70_180°C溫度下實施;和/或-步驟(e)以至多75%的存在于物質(E)上的反應性基團量相對于物質(M)攜帶的-OH 和/或-SH基團量的摩爾比,優選在70-180°C溫度下實施,由此,在步驟(e)中實施的物質(M)的官能化伴隨著物質(M)間的偶聯。
10.如權利要求8所述的方法,其中-步驟(e)在大于2 X 105 壓力下,優選高于100°C溫度下實施;和/或-步驟(e)以至少100%的存在于物質(E)上的反應性基團量相對于物質(M)攜帶 的-OH和/或-SH基團量的摩爾比,優選在高于100°C溫度下實施,由此,在步驟(e)中物質(M)的官能化基本不發生任何物質(M)間的偶聯現象。
11.如權利要求8-10之一所述的方法,其中使大分子物質(M)、反應性物質(E)和催化 劑(C)在陰離子聚合助催化劑的存在下接觸,由此在步驟(e)末期在物質(M)上形成聚(甲 基)丙烯酸酯端鏈。
12.如權利要求1-7中任一項所述的方法,其中反應性物質(E)為包含含有3-5個環 原子的雜環基團的化合物,所述基團選自環醚、環狀硫醚和氮雜環丙烷環,這些反應性物質 (E)為包含分別具有下式的環氧基、硫代環氧基或氮雜環丙烷基的化合物
13.如權利要求1-12中任一項所述的方法,其中反應性物質(E)包括含有至少兩個基 團的雙官能化合物,所述基團選自包括至少一個α,β -不飽和羰基C = C-C = O和/或 α,β -不飽和硫代羰基C = C-C = S,包含3-5個環原子的雜環基,異氰酸酯基,硫代異氰 酸酯基-N = C = S,和式> C = CZ-基的組的,其中所述雜環基選自環醚、環狀硫醚或氮雜 環丙烷環,Z為吸電子基,由此實現物質(M)的橋接。
14.具有改性表面的大分子物質,其可根據權利要求1-13中任一項所述的方法得到, 其包括-具有樹狀結構和改性表面的聚合物,其可根據權利要求4或5的方法得到;和/或-具有改性表面的無機顆粒,其可根據權利要求6的方法得到。
15.如權利要求14所述的具有改性表面的大分子物質的用途,其用作油漆、清漆、墨或 粘合劑組合物的填料或活性劑,或用作制備具有甚至進一步的改性表面的大分子物質的原 料。
全文摘要
本發明涉及一種制備具有改性表面的大分子物質的方法,包括步驟(e),步驟(e)中,使初始攜帶-OH和/或-SH官能團的大分子物質(M)與以下物質接觸攜帶至少一個共軛胍官能團的催化劑(C);和包含反應性基團的反應性物質(E),所述反應性基團包括(i)至少一個包括α,β-不飽和羰基C=C-C=O和/或α,β-不飽和硫代羰基C=C-C=S的基團;和/或(ii)至少一個包含3-5個環原子的雜環基,所述基團選自環醚、環狀硫醚和氮雜環丙烷環;和/或(iii)至少一個選自異氰酸酯-N=C=O或硫代異氰酸酯-N=C=S基和式>C=CZ-的三價基團的基團,其中Z為吸電子基。本發明還涉及一種在本文中獲得的具有改性表面的大分子物質。
文檔編號C08J7/16GK102046708SQ200980119559
公開日2011年5月4日 申請日期2009年3月27日 優先權日2008年3月28日
發明者F·羅茲, V·戈 申請人:伯利萊斯
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