技術(shù)領(lǐng)域

締合性增稠劑是一種很多年來已經(jīng)公知的、用于含水體系的增稠劑。它們尤其用于分散結(jié)合的水基油漆(Farben)和涂料(Lacken)， 并且其他含水體系，例如清潔劑、化妝品、酸洗液、含水顏料糊、汽 車漆、工業(yè)涂料、印刷油墨、潤滑脂、粉飾漆和墻漆、織物涂料、藥 物配制劑、農(nóng)作物保護(hù)制劑、填料分散體、膠粘劑、除垢劑、蠟分散 體、拋光劑、三級石油開采用輔助劑等等也是用這種增稠劑調(diào)節(jié)流變性的。

背景技術(shù)

這些增稠劑的典型作用方式是由它們的化學(xué)組成決定的。通常，締合性增稠劑含有一個水溶性的親水性主要部分，即，一種水溶性的 聚合物鏈，該部分大多含有聚乙二醇或者含有纖維素衍生物、丙烯酸 酯鏈、聚醚鏈或者聚酯鏈，其中這些聚合物鏈上連接著疏水性基團(tuán)。 這兩部分通過一種類型范圍很廣的共價鍵互相連接在一起。這里所說 的連接例如可以通過尿烷鍵、酯鍵、醚鍵、脲鍵、碳酸酯鍵或者酰胺 鍵而實(shí)現(xiàn)。

締合性增稠劑通常的制備是通過如下來實(shí)現(xiàn)的，例如，雙官能醇 (通常為聚乙二醇)和雙官能的反應(yīng)物(通常為二異氰酸酯)在加聚 反應(yīng)中相互反應(yīng)，并通過加入單官能反應(yīng)物(單官能醇，例如壬基酚 乙氧基化合物)終止該加成反應(yīng)。形成締合相互作用所需要的疏水性 基團(tuán)作為端基鍵合在水溶性聚合物鏈上。

在應(yīng)用體系中，親水性部分保持溶解在水相中。然而，疏水性基 團(tuán)積聚在疏水性表面，例如在含水涂料，例如乳化漆中積聚在被分散 或者乳化的有機(jī)粘合劑上面、積聚在填料、顏料等的疏水性表面上， 等等。由于增稠劑聚合物通常有兩個處于末端的(或多個附加的)疏 水性部分，它可以同時和多個分散粒子連接。它們在親水性基鏈的幫 助下相互連接在一起。結(jié)果就產(chǎn)生了增稠效果，該效果是建立在該含 水體系中疏水性部分或者不太水溶性部分的締合，以及通過范德華相 互作用的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建立的基礎(chǔ)之上。因而稱之為締合性增稠 劑。

然而，這種機(jī)理理所當(dāng)然的是，疏水性部分不僅和疏水性組成部 分發(fā)生締合，例如在油漆中。在分散體或者其他疏水性組成部分不存 在的情況下，疏水性基團(tuán)也會相互締合而形成例如膠束。這也會導(dǎo)致 增稠地效果。這種增稠也可以發(fā)生在只有增稠劑聚合物單獨(dú)溶解在水 里的情況下。由于聚合物的常見供應(yīng)形態(tài)為水溶液，很明顯在這里過 度的增稠是不期望的。因?yàn)檫@使加工和處理復(fù)雜化了，或者使可溶性 增稠劑聚合物在水中的最大濃度局限于幾個百分?jǐn)?shù)。

通過對疏水性端基的選擇和/或分子量的調(diào)節(jié)，可以對增稠劑的流 變效果進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便形成牛頓型締合性增稠劑(B)或相對明顯的結(jié) 構(gòu)粘度型締合性增稠劑(A)。對于后者，由于分子間相互作用的影響， 單獨(dú)在水中增稠也尤其明顯，和降低粘度的必要性尤其大，因?yàn)樵谶@ 里也能夠提供處于可處理形態(tài)的可接受的聚合物濃度。

為了抑制結(jié)構(gòu)粘度型締合性增稠劑(A)單獨(dú)在水中的高粘度，進(jìn) 而使增稠劑更容易進(jìn)行處理或者能夠以較高的濃度提供，大量的可能 實(shí)施的方案已經(jīng)制定了出來，并且很多年來也已經(jīng)付諸了實(shí)施和應(yīng)用。

降低粘度的通常方法是添加溶劑。尤其是二醇類，比如丙二醇、 丁基乙二醇、丁基二甘醇和丁基三甘醇用于此目的。然而，這些產(chǎn)品 是可以釋放到環(huán)境中去的典型溶劑。因此，在最近的油漆制劑中例如 由于生態(tài)方面的原因不再希望運(yùn)用它們。稀釋效果基本上基于以下事 實(shí)：這些溶劑本身具有一個典型的類似于表面活性劑的帶有一個易水 溶性的末端(醇/二醇)和非水溶性部分(丁基等)的結(jié)構(gòu)。通過將疏 水性的烷基加成到締合性增稠劑分子的疏水基團(tuán)，其極性就會反轉(zhuǎn)， 并且增稠劑分子之間的強(qiáng)烈的相互作用就會得到抑制或者減弱。這一 點(diǎn)也可由以下現(xiàn)象得到部分證明：添加水后，用這種方式調(diào)成流體的 增稠劑溶液最初變得更稠，這是由于易水溶性的溶劑被稀釋而使效果 減弱的緣故。

在無揮發(fā)性有機(jī)成分(VOC)或者無發(fā)散(排放)的油漆和涂料的 發(fā)展過程中，對不含這些溶劑的締合性增稠劑的需求傳達(dá)到制造者那 里。獲得該增稠劑的一種方法在EP-A-0 614 950中進(jìn)行了敘述。這 里，采用環(huán)糊精來抑制供應(yīng)形態(tài)的強(qiáng)結(jié)構(gòu)粘度型締合性增稠劑的溶液 粘度，而不用溶劑。增稠劑的疏水性部分吸附在環(huán)糊精的疏水性部分 里，避免了發(fā)生相互作用。其具有的缺點(diǎn)是，環(huán)糊精在締合性增稠劑 釋放后仍會保留在該體系中，比如說油漆中。環(huán)糊精中重新空缺出來 的吸附位置可以再吸附配方的其他組分，比如說潤濕劑和分散劑等， 從而導(dǎo)致它們失效。除了一些其他問題以外，還會導(dǎo)致在體系中比如 說油漆中的穩(wěn)定性的問題。因此，這些必需添加劑的加入量必須最優(yōu) 化，和使配制劑適應(yīng)于增稠劑，這一點(diǎn)是所不期望的。