[发明专利]用于乳液聚合的伸展的表面活性剂

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月24日提交的美国申请号61/526,958的优先权，所述申请的公开内容通过引用结合于此用于所有目的。

发明领域

本发明涉及乳液聚合，并且更具体地涉及用于这样的聚合过程的表面活性剂。

现有技术描述

乳液聚合需要使用表面活性剂以稳定单体液滴并且形成胶束，在那里将发生单体的聚合。不添加适当的表面活性剂，单体将凝结并且离开溶液，从而产生无法使用的材料。

两类表面活性剂通常用于乳液聚合：阴离子的和非离子的。如本领域技术人员熟知的，阴离子表面活性剂比非离子表面活性剂更频繁地被使用。已经用于乳液聚合的阴离子表面活性剂的实例包括聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐，烷基苯磺酸盐，聚氧乙烯烷基醚硫酸盐，和烷基硫酸盐。在乳液聚合中经常使用聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐，但是由于环境问题，这些材料逐步停止使用。从事于乳液聚合的公司特别期待备选的阴离子表面活性剂，且尤其寻找阴离子表面活性剂以代替聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐，其是使用最广泛的表面活性剂之一。

使用聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的一个原因是其成本效率和其在大范围的热、机械和电解质条件下提供提高的粒子稳定性的能力。然而，虽然有这些优点，但是其使用已经开始减少。减少这些类型表面活性剂的使用不仅是由于政府压力，而且由于现在大的商家要求更绿色的产品的事实。

发明概述

在一个方面，本发明提供用于乳液聚合的表面活性剂。

在另一个方面，本发明提供用于乳液聚合过程的表面活性剂，与典型的用于乳液聚合的阴离子表面活性剂相比，其在保持胶束稳定性的同时具有低泡性并且需要低剂量。

在另一个方面，本发明提供用于制备聚合物乳液的方法，通过在本发明的表面活性剂存在下使单体聚合。

本发明的这些及其他特征和优点将从以下详述中变得明显。

优选实施方案详述

当在本文中使用时，术语“直链烷基链”是指不具有分支的烷基链。术语“支链烷基链”是指具有一个或多个分支的烷基链，包括具有直链部分和支链部分的烷基链。

按照本发明，提供了具有以下通式的伸展的阴离子表面活性剂：

RO-(PO)n-YZ

其中R是在C6至C36的范围内的直链烷基链、在C6至C36的范围内的支链烷基链、或其混合物；

PO是亚丙基氧基；

Y是-SO₃、-CH₂CH₂CH₂-SO₃、-CH₂CH(CH₃)-SO₃或-CH₂COO；

Z是阳离子；并且

n为1至50。

在优选的实施方案中，R是包含9至17个碳原子的直链和支链烷基链的混合物。R的分支可以出现在C2至C(X-1)位置的任一个，其中X是所述烷基链中的碳原子数。优选地，X为9至17。最优选地，分支在C2位置。R的烷基分支数可以为0至7，但是优选为0至4，并且更优选为0至3。分支长度优选为1至8个碳原子。n的值优选为2至10，并且更优选为4至8。阳离子是阴离子基团的抗衡离子。阳离子可以是，但不限于：钠，钾，铵，单乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，或镁。

乳液聚合是一类自由基聚合，其典型地以结合有水、单体和表面活性剂的乳液开始。最常见类型的乳液聚合是水包油乳液，其中单体的液滴(油)被表面活性剂乳化在水的连续相中。水溶性聚合物如某些聚乙烯醇或羟乙基纤维素也可以用于充当乳化剂/稳定剂。

在乳液聚合中，引发是第一步骤。在引发期间，形成活性中心，由其生成聚合物链。如熟知的，不是所有单体都对所有类型的引发剂敏感。自由基引发在乙烯基单体的碳-碳双键和醛和酮中的碳-氧双键上效果最佳。

多种引发剂可以用于乳液聚合。非限制性实例包括有机过氧化物或偶氮化合物，金属碘化物，烷基金属，过硫酸盐，以及各种技术如电离辐射，电化学或电解，stolification等。在乳液聚合中，如本领域技术人员熟知的，还典型地采用终止混合物和后处理(finishing)混合物。

为了证实本发明的表面活性剂在典型的乳液聚合反应中的用途，提供以下非限制性实施例。

实施例1