ВОДНЫЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ В СЕБЯ ПРОДУКТ РЕАКЦИИ МАЛЕИНОВОГО АНГИДРИДА С НЕНАСЫЩЕННЫМ СОЕДИНЕНИЕМ И АМИНОМ Российский патент 2018 года по МПК C09D5/08 C09D201/00 C09D191/00 C09F7/00 C23F11/173 C23F11/14 B65D23/02 

Предпосылки изобретения

1. Уровень техники

Настоящее изобретение относится к композициям для покрытия, включающих в себя замещенное соединение сукцинимида, способам получения композиций для покрытия, подложкам, покрытым композициями покрытия, а также способам покрытия подложек композициями для покрытия.

2. Описание предшествующего уровня техники

Композиции для покрытия, образованные их эпоксидных смол использовались для покрытия упаковки и контейнеров для пищевых продуктов и напитков. Хотя все научные данные в интерпретации основных мировых регулирующих органов по безопасности пищевых продуктов в США, Канаде, Европе и Японии, показывает, что количества бисфенола-А, воздействию которых подвергаются потребители современных, выпускаемых промышленностью покрытий на эпоксидной основе, являются безопасными, некоторые потребители и владельцы торговых марок, по-прежнему, выражают озабоченность по поводу безопасности. Желательны композиции для покрытия, которые не содержат бисфенол-А или любой другой возможный эндокринный деструктор. К тому же, стироловые мономеры и сополимеры стирола и малеинового ангидрида широко использовались в композициях для покрытия, которое защищает пищу и напитки, для улучшения коррозионной стойкости и адгезии к металлу, но в последнее время стало желательно производить такие композиции для покрытия без стирола.

Сущность изобретения

Диоксид углерода, присутствующий в безалкогольных напитках, как известно, проникает в композиции упаковочного покрытия, возможно приводя к расслаиванию покрытия. Мы обнаружили, что введение определенного замещенного соединения сукцинимида в композицию для покрытия обеспечивает превосходную стойкость к расслаиванию, а также улучшенную адгезию и коррозионную стойкость на металлических подложках.

Изобретение относится к композициям для покрытия, включающим замещенное соединение сукцинимида, способам получения композиций для покрытия, подложкам, покрытым композициями покрытия, а также способам покрытия подложек композициями покрытия. Композиции для покрытия могут быть водными композициями покрытия защитной упаковки, которые обладают улучшенной адгезией и коррозионной стойкостью при нанесении на металлические подложки, такие как алюминий, сталь или сталь, покрытая оловом электроосаждением. Композиции для покрытия могут наноситься непосредственно на металлическую подложку для обеспечения защитного слоя от контакта с металлической подложкой.

В некоторых вариантах осуществления изобретения предлагается водная композиция для покрытия, содержащая замещенное соединение сукцинимида. Замещенное соединение сукцинимида может иметь величину кислотности, по меньшей мере, примерно 30 мг KOH/г замещенного соединения сукцинимида. Замещенное соединение сукцинимида может быть продуктом реакции насыщенного масла (масла с ненасыщенными кислотами), содержащего, по меньшей мере, одну неароматическую связь углерод-углерод, полимера, производного от ненасыщенного масла, или комбинацией этого с малеиновым альдегидом и первичным амином.

Способ получения водной композиции покрытия также раскрывается. Способ может включать стадии а) взаимодействия ненасыщенного масла, содержащими, по меньшей мере, одну неароматическую ненасыщенную связь углерод-углерод, полимера, производного от ненасыщенного масла, или комбинации этого с малеиновым ангидридом с получением замещенного соединения сукцинового ангидрида, b) взаимодействия замещенного соединения сукцинового ангидрида с первичным амином с получением промежуточного соединения аминовой кислоты, c) удаление воды из промежуточной аминовой кислоты с получением замещенного соединения сукцинимида, и d) нейтрализация замещенного соединения сукцинимида в присутствии воды с получением водной композиции для покрытия. Замещенное соединение сукцинимида может иметь величину кислотности, по меньшей мере, примерно 30 мг KOH/г замещенного соединения сукцинимида.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 показывает схему реакции образования замещенного соединения сукцинимида, где первичным амином является аминокислота, является β-аланин.

Подробное описание изобретения

Изобретение относится к композициям для покрытия, включающих в себя замещенное соединение сукцинимида, способам получения композиций для покрытия, подложкам, покрытым композициями покрытия, а также способам покрытия подложек композициями для покрытия. Композиции для покрытия могут быть водными композициями покрытия защитной упаковки, которые обладают улучшенной адгезией и коррозионной стойкостью при нанесении на металлические подложки, такие как алюминий, сталь или сталь, покрытая оловом электроосаждением. К тому же, композиции для покрытия могут быть получены из возобновляемых материалов, таких как растительные масла и аминокислоты, и не имеют проблем для здоровья, связанных с эпоксидными смолами и соединениями на основе стирола. Композиции для покрытия могут быть нанесены непосредственно на металлическую подложку для обеспечения защитного слоя от контакта с металлической подложкой.

В некоторых вариантах осуществления изобретения обеспечивается водная композиция для покрытия, содержащая замещенное соединение сукцинимида. Замещенное соединение сукцинимида может иметь величину кислотности, по меньшей мере, примерно 30 мг KOH/г замещенного соединения сукцинимида. В некоторых вариантах осуществления замещенное соединение сукцинимида может содержать от более чем 0 до примерно 10% вес. композиции для покрытия. Если процентное содержание замещенного соединения сукцинимида составляет свыше примерно 10% вес., то адгезия к металлической подложке композиции для покрытия могла бы ухудшиться, в то время как процентное содержание ниже примерно 0,1% вес. не может существенно улучшить коррозионную стойкость.

Замещенное соединение сукцинимида может быть продуктом реакции масла с ненасыщенными кислотами, содержащими, по меньшей мере, одну неароматическую ненасыщенную связь углерод-углерод, полимера, производного от масла с ненасыщенными кислотами, или комбинацией этого с малеиновым альдегидом и первичным амином. Реакция малеинового альдегида с маслом с ненасыщенными кислотами или полимером, производным от масла с ненасыщенными кислотами, может осуществляться с помощью реакции Дильса-Альдера или Альдер-ен-реакции.

Масло с ненасыщенными кислотами и полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами, могут иметь одну, или более, ненасыщенную связь углерод-углерод. Ненасыщенная связь углерод-углерод может быть двойной связью. Двойные связи могут быть однократно ненасыщенными (содержащими только одну двойную связь) или многоненасыщенными (содержащими более чем одну двойную связь). Масло с ненасыщенными кислотами и полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами, могут быть многоненасыщенным соединением, содержащим сопряженные и/или несопряженные двойные связи.

Масло с ненасыщенными кислотами (ненасыщенное масло) и полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами, могут быть получены для неограничивающего примера путем этерификации одного или более полиолов, поликарбоновых кислот, жирных кислот и их смесей. По меньшей мере, часть масла с ненасыщенными кислотами и полимера, производного от масла с ненасыщенными кислотами, могут быть окислительно высушенными как результат введения ненасыщенных алифатических соединений, таких как ненасыщенные жирные кислоты. Пригодные примеры ненасыщенных жирных кислот включают в себя миристолеиновую кислоту, пальмитинолеиновую кислоту, олеиновую кислоту, гадолеиновую кислоту, эруковую кислоту, рицинолеиновую кислоту, олеиновую кислоту, линолевую жирную кислоту, жирную кислоту таллового масла, жирную кислоту подсолнечника, сафлоровую жирную кислоту, жирную кислоту соевого масла, а также подобное. Примеры жирных кислот, содержащих сопряженные двойные связи, включают в себя жирную кислоту дегидратированного касторового масла, жирную кислоту древесного масла. Монокарбоновые кислоты, пригодные для использования, включают в себя тетрагидробензойную кислоту и гидратированную или негидратированную абиетиновую кислоту или ее изомер. По желанию, монокарбоновые кислоты могут использоваться полностью или частично, как триглицериды, например, как растительное масло, в приготовлении масла с ненасыщенными кислотами и полимера, производного от масла с ненасыщенными кислотами. По желанию, смеси двух или более таких монокарбоновых кислот или триглицеридов могут использоваться, необязательно в присутствии одной или более насыщенных (цикло)алифатических или ароматических монокарбоновых кислот, например, пивалиновой кислоты, 2-этилгексановой кислоты, лауриновой кислоты, пальмитиновой кислоты, стеариновой кислоты, 4-третбутилбензойной кислоты, циклопентанкарбоновой кислоты, нафтеновой кислоты, циклогексанкарбоновой кислоты, 2,4-диметилбензойной кислоты, 2-метилбензойной кислоты, а также бензойной кислоты.

Поликарбоновые кислоты могут также вводиться в масло с ненасыщенными кислотами и полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами, такие как фталевая кислота, изофталевая кислота, терефталевая кислота, 5-третбутилизофталевая кислота, тримеллитовая кислота, пиромеллитовая кислота, янтарная кислота, адипиновая кислота, 2,2,4-триметиладипиновая кислота, азелаиновая кислота, себациновая кислота, димеризованные жирные кислоты, циклопентан-1,2-дикарбоновая кислота, циклогексан-1,2-дикарбоновая кислота, 4 метилциклогексан-1,2-дикарбоновая кислота, тетрагидрофталевая кислота, бутан-1,2,3,4-тетракарбоновая кислота, эндоизопропилиден-циклогексан-1,2-дикарбоновая кислота, циклогексан-1,2,4,5-тетракарбоновая кислота, а также бутан-1,2,3,4-тетракарбоновая кислота. По желанию, карбоновые кислоты могут использоваться как ангидриды или в форме сложного эфира, например, сложного эфира спирта, имеющего 1-4 атома углерода.

Масло с ненасыщенными кислотами и полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами, могут дополнительно содержать полиольные элементы структуры. Примеры пригодных полиолов включают в себя этиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,6-гександиол, 1,12-додекандиол, 3 метил-1,5-пентандиол, 2,2,4-триметил-1,6-гександиол, 2,2-диметил-1,3-пропандиол, а также 2-метил-2-циклогексил-1,3-пропандиол. Примеры пригодных триолов включают в себя глицерол, триметилолэтан, а также триметилолпропан. Пригодные полиолы, имеющие более чем три гидроксильных группы, включают в себя пентаэритриол, сорбитол, а также продукты этерификации, такие как дитриметилолпропан и ди-,три- и тетрапентаэритриол.

Масло с ненасыщенными кислотами и полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами, могут быть получены прямой этерификацией входящих в состав компонентов с возможностью для части этих компонентов предварительно превращаться в сложные эфиры диолов или сложные полиэфиры диолов. В некоторых вариантах осуществления масло с ненасыщенными кислотами и полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами, могут быть добавлены в виде высыхающего масла, такого как льняное масло, рыбьего жира или дегидратированного касторового масла. Масло с ненасыщенными кислотами и полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами, могут быть получены путем переэтерификации с другими кислотами и полиолами при температуре в интервале от примерно 200 до примерно 250°C, необязательно в присутствии растворителей, таких как толуол и/или ксилол.

Пригодные примеры полимеров, производных от масел с ненасыщенными кислотами включают в себя алкидные смолы. Такие алкидные смолы могут быть сложными полиэфирами, модифицированными ненасыщенными жирными кислотами или маслами с ненасыщенными кислотами, содержащими жирные кислоты.

Первичные амины в некоторых вариантах осуществления могут иметь общую формулу NH₂RCOOH, где R может быть алкильной группой или арильной группой с примерно 2-примерно 30 атомами углерода или предпочтительно примерно 3-примерно 12 атомами углерода. Неограничивающие примеры пригодных первичных аминов включают в себя без ограничения глицин, β-аланин, аргинин, аспарагин, цистеин, лейцин, глутамин, 5-аминопентановую кислоту, 7-аминогептановую кислоту, 8-аминооктановую кислоту, 6-аминогексановую кислоту, 3-аминобутановую кислоту, а также их смеси. Кислотная группа и аминогруппа аминокислоты может быть отделена более чем одним атомом углерода, поскольку такие аминокислоты обычно являются более реакционно-способными, чем когда группы разделены только одним атомом углерода.

Величина кислотности замещенного соединения сукцинимида должна быть достаточной, чтобы дать возможность замещенному соединению сукцинимида быть диспергируемым или растворимым в водной среде после нейтрализации. Растворимость замещенного соединения сукцинимида могла бы зависеть, по меньшей мере, частично от гидрофобности самого замещенного соединения сукцинимида, его молекулярного веса, а также природы водной среды. В некоторых вариантах осуществления средневесовая молекулярная масса замещенного соединения сукцинимида составляет от примерно 400 до примерно 10000 дальтонов, или от примерно 700 до примерно 3000 дальтонов. Средневесовую молекулярную массу, измеряют путем гельпроникающей хроматографии, на которую иногда ссылаются как на так называемую эксклюзионную хроматографию с полистирольным стандартом. В некоторых вариантах осуществления величина кислотности замещенного соединения сукцинимида составляет от примерно 30 до примерно 300 мг KOH/г замещенного соединения сукцинимида или от примерно 50 до примерно 150 мг KOH/г замещенного соединения сукцинимида. Величину кислотности, описанную здесь, измеряют по (стандарту) ASTM D1639, озаглавленному "Standard test method for Acid value of Organic Coating Materials".

Первичный амин обязательно должен содержать кислотную группу, когда масло с ненасыщенными кислотами или полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами, содержит кислотную группу, такую как, например, когда полимером является ненасыщенная жирная кислота. Тем не менее, масло с ненасыщенными кислотами, полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами и первичный амин могут все включать в себя кислотные группы.

Водные композиции для покрытия согласно изобретению в определенных вариантах осуществления могут иметь диспергирующую фазу, имеющую, по меньшей мере, 50% воды или, по меньшей мере, 65% воды. Пригодные растворители могут включать в себя н-бутанол, монобутиловый эфир этиленгликоля, а также подобное. Остальная часть диспергирующей фазы может содержать органические растворители, которые могут быть водорастворимыми, частично водорастворимыми и водонерастворимыми.

Замещенное соединение сукцинимида в определенных вариантах осуществления может быть частично или полностью нейтрализовано для облегчения диспергирования в диспергирующей фазе водной композиции для покрытия. Пригодные нейтрализующие агенты включают в себя, без ограничения, аммиак, амин, основание щелочного металла, а также их смеси. Пригодные амины включают в себя, без ограничения, диметиламиноэтанол, триэтиламин, амино-2-метилпропанол, диметиламинопропанол, диметиламино-2-метилпропанол, а также их смеси. Пригодные основания щелочных металлов включают в себя, без ограничения, гидроксид калия, гидроксид натрия, а также их смеси.

Водная композиция покрытия в определенных вариантах осуществления может включать в себя связующий полимер. В определенных вариантах осуществления связующий полимер может присутствовать в количестве, по меньшей мере, примерно 50% вес. или от 90 до примерно 99,9% вес. композиции для покрытия. Пригодные связующие полимеры могут включать в себя без ограничения акриловый полимер, стирол-акриловый полимер, полиуретановый полимер, алкидный полимер, эпоксидный полимер, а также смеси и/или гибридные сополимеры из них. Водные композиции для покрытия в определенных вариантах осуществления, имеющие связующий полимер, могут образовывать адгезивную пленку при температуре окружающей среды от примерно 0 до примерно 40°C или при обжиге при температурах, изменяющихся от примерно 130 до примерно 250°C.

Связующий полимер может включать в себя водную дисперсию частиц, образованных с использованием известных процессов эмульсионной полимеризации, такой как латексной полимеризации, миниэмульсионной полимеризации или микрогранульной полимеризации. Такие дисперсии часто называют как латексные дисперсии. Альтернативно, эмульсия полимера в водной среде может быть изготовлена путем эмульгирования связующего полимера с растворителем или без и, необязательно, в присутствии поверхностно-активного вещества. Пригодные мономеры для приготовления связующего полимера включают в себя для неограничивающего примера стирол, альфа-метилстирол и подобное, а также смеси из них; алкиловые сложные эфиры акриловой и метакриловой кислоты, такие как метилметакрилат, этилметакрилат, бутилметакрилат, этилакрилат, бутилакрилат, гексилакрилат, н-октилакрилат, лаурилметакриалт, 2-этилгексилметакрилат, нонилакрилат, децилакрилат, бензилметакрилат, изобутилметакрилат и изоборнилметакрилат; гидроксиалкильные сложные эфиры вышеупомянутых кислот, такие как 2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат, и 2-гидроксипропилметакрилат, глицидилакрилат, глицидилметакрилат, акриловая кислота и метакриловая кислота; полиакрилаты, такие как будандиолдиметакрилат; а также смеси вышеупомянутого.

Без какой-либо теории авторы изобретения полагают, что есть две характеристики замещенного соединения сукцинимида, которые вынуждают его действовать как активатор склеивания для композиций для покрытия, а именно, центры связывания замещенного соединения сукцинимида и гидрофобный характер замещенного соединения сукцинимида. Имид и карбоксильные группы замещенного соединения сукцинимида оба помогают связывать композицию для покрытия и металлическую подложку, и наличие многочисленных центров связывания обеспечивает лучше связывающую способность. Можно легко добиваться многочисленных центров связывания соединений с более высоким молекулярным весом. Так как молекулярный вес повышается, гидрофобная часть замещенного соединения сукцинимида взаимодействует со связующим полимером, чтобы помочь предохранить связующий полимер от де-склеивания из замещенного соединения сукцинимида. Если молекулярный вес является слишком высоким, то шанс несовместимости с некоторыми связующими полимерами может увеличиваться.

Фигура 1 показывает стадии реакции образования замещенного соединения сукцинимида, где первичным амином является аминокислота β-аланин. Стадией 1 является реакция ненасыщенной углеродной цепи с малеиновым ангидридом с получением замещенного соединения сукцинового ангидрида (I).

Стадия два показывает реакцию замещенного соединения сукцинового ангидрида (I) с β-аланином с получением промежуточного соединения аминовой кислоты (II). Промежуточное соединение аминовой кислоты (II) теряет воду на стадии 3, с образованием замещенного соединения сукцинимида (III).

Изобретение также включает в себя способы покрытия подложки, включающие в себя этап нанесения на подложку композиции для покрытия по изобретению. Подложки, покрытые такими композициями для покрытия, также включены. Способ приготовления водной композиции для покрытия может включать в себя этапы a) взаимодействия масла с ненасыщенными кислотами, содержащими, по меньшей мере, одну неароматическую ненасыщенную связь углерод-углерод, полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами, или комбинации из них, с малеиновым ангидридом для образования замещенного соединения сукцинового ангидрида, b) взаимодействия замещенного соединения сукцинового ангидрида с первичным амином для образования промежуточного соединения аминовой кислоты, c) выделение воды из промежуточного соединения аминовой кислоты для образования замещенного соединения сукцинимида, и d) нейтрализация замещенного соединения сукцинимида в присутствии воды для образования водной композиции для покрытия. В некоторых вариантах осуществления водная композиция для покрытия дополнительно содержит связующий полимер.

В определенных вариантах изобретения масло с ненасыщенными кислотами или полимер, производный от масла с ненасыщенными кислотами, может нагреваться в присутствии малеинового ангидрида для присоединения малеинового ангидрида к маслу с ненасыщенными кислотами или полимеру, производному от масла с ненасыщенными кислотами, с помощью Альдер-еновой реакции с образованием замещенного соединения сукцинового ангидрида. Первичный амин затем добавляют к замещенному соединению сукцинового ангидрида для образования промежуточного соединения аминовой кислоты. Так как смесь нагревают постепенно, то вода удаляется, чтобы дать в результате замещенное соединение сукцинимида. После охлаждения растворитель и/или нейтрализующее основание можно добавлять с водой к замещенному соединению сукцинимида для образования водной дисперсии. После этого, водную дисперсию замещенного соединения сукцинимида можно смешивать со связующим полимером для образования композиции для покрытия по изобретению.

Для неограничивающего примера соевое масло можно нагревать в присутствии малеинового ангидрида до примерно 225°C для присоединения ангидрида к соевому маслу с помощью Альдер-еновой реакции для образования промежуточного замещенного соединения сукцинового ангидрида соевого масла. β-аланин можно добавлять к смеси при примерно 140°C для образования промежуточного соединения аминовой кислоты. Так как смесь нагревают постепенно до примерно 170°C, то вода удаляется, чтобы дать в результате замещенное соединение сукцинимида соевого масла. После охлаждения до примерно 100°C нейтрализующее основание, такое как третичный амин или аммиак можно добавлять с водой для образования водной дисперсии замещенного соединения сукцинимида соевого масла. После этого водную дисперсию замещенного соединения сукцинимида соевого масла можно смешивать со связующим полимером для образования композиции для покрытия по изобретению.

Композиции для покрытия по изобретению могут включать в себя обычные добавки, известные специалистам в этой области техники, такие как, без ограничения, добавки, повышающие текучесть, поверхностно-активные вещества, антипенные средства, добавки, предотвращающие образование кратеров, смазочные вещества, meat-release добавки, а также катализаторы отверждения.

Одну или более композиций для покрытия по изобретению наносят на подложку в некоторых вариантах осуществления, таких как для неограничивающего примера, банок, металлических банок, упаковок, контейнеров, тары, торцов банок или их частей, используемых для хранения или соприкосновения любого типа пищевых продуктов или напитка. В некоторых вариантах осуществления одно или более покрытий наносят в дополнение к композиции для покрытия по настоящему изобретению, такие как для неограничивающего примера, может наноситься грунт между подложкой и композицией для покрытия по настоящему изобретению.

Композиции для покрытия можно наносить на подложки любым способом, известным специалистам в этой области техники. В некоторых вариантах осуществления композиции для покрытия распыляют на подложку. При распылении композиция для покрытия может содержать для неограничивающего примера примерно 10% и примерно 30% по весу полимерных твердых веществ по отношению к примерно к 70% до примерно 90% воды, включая летучие компоненты, такие как, без ограничения, минимальные количества растворителей при желании. Для некоторых применений, обычно тех, что помимо распыления, водные полимерные дисперсии могут содержать для неограничивающего примера примерно 20% и примерно 60% по весу полимерных твердых веществ. Органические растворители используются в некоторых вариантах осуществления, чтобы облегчить распыление или другие методы нанесения, и такие растворители включают в себя, без ограничения, н-бутанол, 2-бутокси-этанол-1, ксилол, толуол, а также их смеси. В некоторых вариантах осуществления н-бутанол используется в комбинации с 2-бутокси-этанол-1.

Композиции для покрытия по настоящему изобретению могут быть окрашенными пигментами и/или заглушенными (замутненными) известными пигментами и замутняющими агентами в некоторых вариантах осуществления. Для многих применений, включая использование продуктов питания для неограничивающего примера, пигментом является диоксид титана. Полученная в результате водная композиция для покрытия может наноситься в некоторых вариантах осуществления обычными методами, известными в производстве покрытий. Таким образом, для неограничивающего примера методы нанесения распылением, прокаткой, погружением, а также нанесение покрытий методом обливания, могут использоваться как для прозрачных, так и пигментированных пленок. В некоторых вариантах осуществления после нанесения на подложку, покрытие может отверждаться термически при температурах в интервале от примерно 130°C до примерно 250°C, а также альтернативно - более высоких для времени, достаточного для осуществления полного отверждения, а также улетучивания там любого нестойкого компонента.

Для подложек, предназначенных в качестве контейнеров напитков, композиции для покрытия могут наноситься в некоторых вариантах осуществления при расходе в диапазоне от примерно 0,5 до примерно 15 миллиграммов полимерного покрытия на квадратный дюйм незащищенной поверхности подложки. В некоторых вариантах осуществления водно-дисперсное покрытие наносят с толщиной между примерно 1 и примерно 25 микрон.

ПРИМЕРЫ

Теперь изобретение будет иллюстрировано следующими примерами.

Испытания

Величину кислотности измеряли путем растворения примерно 0,1 г образца в смеси 1:1 ксилола и изопропанола. Добавляли одну каплю фенолфталеина в этаноле к получающейся смеси. Затем смесь титровали до светло-розового цвета (в) конечной точке, используя 0,1 нормальный раствор гидроксида калия.

Пример 1

Стадия 1 - Получение замещенного соединения сукцинового ангидрида

150,0 г соевого масла, 3,0 г ксилола и 50,0 г малеинового ангидрида добавляли (в атмосфере азота) в колбу вместимостью 1 литр (снабженную мешалкой и обратным холодильником). При перемешивании температуру повышали до 180°C, и затем еще повышали до 220°C в течение 45 минут. Температуру держали в течение 1,5 часов, после этого времени смесь охлаждали до 100°C. Ксилол заливали, сублимируя малеиновый ангидрид и, тем самым, давая конверсию лучше и реакцию чище. Ксилол отгоняли с водой на стадии 2.

Стадия 2 - Превращения замещенного соединения сукцинового ангидрида в замещенное соединение сукцинимида

Обратный холодильник удаляли из колбы и заменяли холодильником Дина-Старка, позволяющему парам удаляться и собираться из колбы. 45,5 г β-аланина добавляли к замещенному соединению сукцинового ангидрида, и температуру повышали до 170°C за 1 час. Экзотермический эффект и пену от реакции малеинового ангидрида и первичного амина регулировали. Так как пенообразование затихало при 170°C, то применяли вакуум, чтобы довести реакцию до конца. Примерно 7 г воды собирали за примерно 2 часа при 170°C, так как образовывалось замещенное соединение сукцинимида.

Стадия 3 - Образование дисперсии

Замещенное соединение сукцинимида охлаждали до примерно 90°C, а 35 г диметилэтаноламина, растворенного в 100 г, добавляли через примерно 2 минуты. Дополнительные 408 г воды добавляли через примерно 15 минут при перемешивании (400 об/мин, плоская лопасть 3 дюйма), так как дисперсия образовывалась и охлаждалась. Содержание твердых веществ дисперсии составляло 20,4%.

Пример 2

Следовали той же методике, как в примере 1, за исключением того, что 150,0 г соевого масла заменяли на 135 г ангидрида абиетиновой кислоты, 50,0 малеинового ангидрида заменяли на 45,0 г малеинового ангидрида, 45,5 г β-аланина заменяли на 41,0 г β-аланина, 35 г диметиламиноэтанола заменяли на 33 г диметиламиноэтанола, а 408 г воды заменяли на 602 г воды.

Пример 3

Следующие ингредиенты взаимодействовали согласно способу, описанному ниже.

г моль Соевое масло 150,0 0,17 Ксилол 3,0 Малеиновый ангидрид 50,0 0,51

β-аланин 45,5 0,51

Стадия 1 - Получение замещенного соединения сукцинового ангидрида

Соевое масло, ксилол и малеиновый ангидрид добавляли (в атмосфере азота) при перемешивании в колбу вместимостью 1 литр (снабженную мешалкой и холодильником). Температуру повышали до 180°C и затем еще повышали до 220°C в течение 45 минут. Эту температуру держали в течение 1,5 часов, после этого времени смесь охлаждали до 100°C. Примечание: ксилол заливали, сублимируя малеиновый ангидрид и тем самым давая конверсию лучше и реакцию чище. Его отгоняли с водой на этапе 2.

Стадия 2 - Превращение замещенного соединения сукцинового ангидрида в замещенное соединение сукцинимида

Обратный холодильник удаляли из колбы и заменяли холодильником Дина-Старка, позволяющему парам удаляться и собираться из колбы. Добавляли β-аланин и температуру повышали до 170°C за 1 час. Требовалась осторожность для регулирования получающегося экзотермического эффекта и пенообразования от реакции ангидрида и амина. Так как пенообразование затихало при 170°C, то применяли вакуум, чтобы вести реакцию вперед. Примерно 7 г воды собирали за примерно 2 часа при 170°C, так как образовывалось замещенное соединение сукцинимида.

Стадия 3 - Образование эмульсии

Замещенное соединение сукцинимида охлаждали до примерно 90°C, и 35 грамм диметилэтаноламина, растворенных в 100 г, добавляли за примерно 2 минуты. Дополнительные 408 грамм воды добавляли за примерно 15 минут при хорошем перемешивании (400 об/мин, плоская лопасть три дюйма), так как эмульсия образовывалась и охлаждалась. Содержание твердых веществ составляло 20,4%.

Пример 4

Следующие ингредиенты взаимодействовали согласно способу, описанному ниже.

г моль Setal276 XX-98 200,0 Ксилол 3,0 Малеиновый ангидрид 50,0 0,51 β-аланин 45,5 0,51

Стадия 1 - Получение замещенного соединения сукцинового ангидрида

Соевое масло, ксилол и малеиновый ангидрид добавляли (в атмосфере азота) при перемешивании в колбу вместимостью 1 литр (снабженную мешалкой и холодильником). Температуру повышали до 180°C и затем еще повышали до 220°C в течение 45 минут. Эту температуру держали в течение 1,5 часов, после этого времени смесь охлаждали до 100°C. Применяли вакуум.

Стадия 2 - Превращения замещенного соединения сукцинового ангидрида в замещенное соединение сукцинимида

Обратный холодильник удаляли из колбы и заменяли холодильником Дина-Старка, позволяющему парам удаляться и собираться из колбы. Добавляли β-аланин и температуру повышали до 150°C за 1 час. Требовалась осторожность для контролирования получающегося экзотермического эффекта и пенообразования от реакции ангидрида и амина.

Стадия 3 - Образование эмульсии

Замещенное соединение сукцинимида охлаждали до примерно 90°C, и 35 грамм диметилэтаноламина, растворенных в 100 г, добавляли за примерно 2 минуты. Дополнительные 408 грамм воды добавляли за примерно 15 минут при хорошем перемешивании (400 об/мин, плоская лопасть три дюйма), так как эмульсия образовывалась и охлаждалась. Содержание твердых веществ составляло 20,4%.

Изобретение относится к водной композиции для покрытия, включающей замещенное соединение сукцинимида, при этом замещенное соединение сукцинимида имеет величину кислотности от 30 до 300 мг KOH/г замещенного соединения сукцинимида. Замещенное соединение сукцинимида является продуктом реакции ненасыщенного масла, содержащего по меньшей мере одну неароматическую ненасыщенную связь углерод-углерод, полимера, производного от ненасыщенного масла, и их комбинации, малеинового ангидрида и соединения общей формулы NH₂RCOOH, в котором R может быть алкильной или арильной группой с от 2 до 30 атомами углерода и в котором аминогруппа отделена от кислотной группы более чем одним атомом углерода. Описаны также подложка и способ получения водной композиции для покрытия. Технический результат – обеспечение покрытий, устойчивых к расслаиванию, а также с улучшенной адгезией и коррозионной стойкостью на металлических подложках. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 пр.

1. Водная композиция для покрытия, включающая замещенное соединение сукцинимида, где замещенное соединение сукцинимида имеет величину кислотности от 30 до 300 мг KOH/г замещенного соединения сукцинимида и где замещенное соединение сукцинимида является продуктом реакции

a) ненасыщенного масла, содержащего по меньшей мере одну неароматическую ненасыщенную связь углерод-углерод, полимера, производного от ненасыщенного масла, или их комбинации;

b) малеинового ангидрида; и

c) соединения общей формулы NH₂RCOOH, в котором R может быть алкильной группой или арильной группой с от 2 до 30 атомами углерода и в котором амино (-NH₂) группа и кислотная (-COOH) группа соединения отделены более чем одним атомом углерода.

2. Водная композиция для покрытия по п. 1, где водная композиция для покрытия дополнительно содержит связующий полимер и где композиции для покрытия содержит замещенное соединение сукцинимида от более чем 0 до 10 вес.%.

3. Водная композиция для покрытия по п. 2, где связующий полимер включает акриловый полимер, стирол-акриловый полимер, полиуретановый полимер, алкидный полимер, эпоксидный полимер или смесь или гибридный сополимер из них.

4. Водная композиция для покрытия по пп. 1-3, где средневесовая молекулярная масса замещенного соединения сукцинимида составляет от 400 до 10000 Да.

5. Водная композиция для покрытия по пп. 1-3, где замещенное соединение сукцинимида является частично или полностью нейтрализованным для облегчения диспергирования в водной композиции для покрытия.

6. Водная композиция для покрытия по пп. 1-3, где соединением общей формулы NH₂RCOOH является β-аланин.

7. Подложка, покрытая водной композицией для покрытия по любому из предшествующих пунктов.

8. Способ получения водной композиции для покрытия, включающий:

a) взаимодействие ненасыщенного масла, содержащего по меньшей мере одну неароматическую ненасыщенную связь углерод-углерод, полимера, производного от ненасыщенного масла, или комбинации из них с малеиновым ангидридом с получением замещенного соединения сукцинового ангидрида;

b) взаимодействие замещенного соединения сукцинового ангидрида с соединением общей формулы NH₂RCOOH, в котором R может быть алкильной группой или арильной группой с от 2 до 30 атомами углерода и в котором амино(-NH₂) группа и кислотная (-COOH) группа соединения отделены более чем одним атомом углерода с получением промежуточного соединения аминовой кислоты;

c) выделение воды из промежуточного соединения аминовой кислоты с получением замещенного соединения сукцинимида; и

d) нейтрализацию замещенного соединения сукцинимида в присутствии воды с получением водной композиции для покрытия,

где замещенное соединение сукцинимида имеет величину кислотности от 30 до 300 мг KOH/г замещенного соединения сукцинимида.