[发明专利]具有螯合功能的乙烯基单体

说明书

技术领域

本发明涉及具有螯合功能的新型可聚合单体以及制备它们的方法。特别地，该新型单体为烯键式不饱和氨基羧酸或其盐，并通过使乙二胺三乙酸或其盐与烯键式不饱和单体，例如可聚合乙烯基单体反应制备。

背景技术

合成洗涤剂通常由分散剂、增洁剂和其他各种成分如增白剂、香料、抗再沉积剂和酶组成。分散剂通常包括表面活性剂并具有从织物或其他底物中分离污垢、污物和污迹的作用。聚丙烯酸酯为人们所熟知并通常用作分散剂化合物。增洁剂与金属阳离子如存在于“硬水”中的钙离子和镁离子结合并形成络合物，否则所述该离子影响分散剂活性。此类结合和络合物的形成通常也称作“螯合”，而能够与金属离子进行此类相互作用的化合物被称作“螯合剂”。

磷酸盐是优良的螯合剂，这是它们为什么在历史上用作洗涤剂的增洁剂的原因。然而，即使废水处理后，仍有大量的磷进入溪流、河、湖以及河口。在天然水体中，磷作为肥料，促进了藻类和水草的生长，这大大贫化了健康的鱼和水生生物可利用的氧，使得鱼和水生生物的数量减少。因此，大多数管辖区已经限制或禁止了在洗涤剂中使用磷酸盐。

在寻找磷酸盐替代品时，已发现氨基羧酸或其盐化合物是有效的螯合剂，并因此用作洗衣和自动洗碗洗涤剂的增洁剂。例如，美国专利号3,331,773教导了通过将水溶性的螯合单体接枝到水溶性聚合物上来制备具有螯合功能的水溶性聚合物。二亚乙基三胺、乙二胺四乙酸和其他多亚烷基多胺多乙酸被确定为适用于接枝到水溶性聚合物的螯合单体的实例。

美国专利号5,514,732也描述了用具有螯合功能的水不溶性聚合物制成的隐形眼镜。该聚合物是用含有可聚合烯基的氨基多羧酸，以及亲水单体和一种或多种交联单体制备的。

美国专利申请号2008/00262192描述了具有高螯合性能和粘土分散性的水溶性聚合物，其是通过聚合含氨基的烯丙基单体制备的，所述烯丙基单体衍生自向烯丙基单体如烯丙基缩水甘油醚(AGE)中加入胺化合物，例如亚氨基二乙酸(IDA)。还可根据美国专利申请号2008/00262192，所述含氨基的烯丙基单体可与其他可聚合的单体(包括，但不限于，不饱和单羧酸单体)聚合。

美国专利申请号2009/0082242公开了不含磷酸盐的洗碗液，包括剥离型纳米粘土、粘土-分散聚合物以及其他组分，所述其他组分包括已知的螯合剂例如次氮基三乙酸盐(NTA)、乙二胺四乙酸盐(EDTA)、丙二胺四乙酸(PDTA)、乙二胺N，N’-二琥珀酸(EDDS)和甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)，或它们的盐。

本发明提供水溶性且具有螯合功能的新型可聚合单体化合物以及由其制备的聚合物，所述聚合物在用于阻垢、去污、除茶渍、颗粒分散和金属离子结合的水性体系中应是有用的。

发明概述

本发明提供具有如下通式结构I的烯键式不饱和氨基羧酸或其盐单体：

其中X¹、X²和X³各自独立为氢或一价或多价阳离子且单体总电荷为零；并且R¹和R²中的一个，且仅有一个，为-OH基团，而另一个为包含乙烯基基团并衍生自一种或多种烯键式不饱和单体的可聚合臂。该一价或多价阳离子为选自Na⁺、K⁺、NH₄⁺、有机铵离子、Ca²⁺和Mg²⁺的至少一种阳离子。

在一些实施方式中，该一种或多种烯键式不饱和单体包括可聚合乙烯基单体。

在一些实施方式中，该可聚合臂可以衍生自二乙烯基苯单环氧化物(DVBMO)单体并具有如下结构：

其中R³为位于苯环的邻、对或间取代位的可聚合烯键式不饱和基团。例如R³可以是-CH＝CH₂。

在一些实施方式中，该可聚合臂可衍生自烯丙基缩水甘油醚单体并具有如下结构：

在一些实施方式中，该可聚合臂可以衍生自(甲基)丙烯酸缩水甘油酯

并具有如下结构：

其中R³为氢或-CH₃。