專利名稱：減輕非水分散體中的氣味的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油墨和相關(guān)技術(shù)，且特別涉及一種用于減輕非水分散體中的氣味的方法。
背景技術(shù)：
非水分散體(NAD)的使用已經(jīng)使得能夠開發(fā)快固著單張紙油墨(fast setting sheet fed ink)。然而，由于殘余單體或引發(fā)劑部分，這些NAD經(jīng)常具有令人討厭的氣味。如已知的，殘余單體是在聚合反應(yīng)已經(jīng)完成之后仍然結(jié)合在聚合物中的未聚合單體。許多殘余單體是惡臭的，一些甚至是有毒的。例如，丙烯酸和甲基丙烯酸以及用作引發(fā)劑的過氧化物具有令人討厭的氣味。水性乳液聚合體系對(duì)于制造許多類型的聚合物是熟知的，所述聚合物包括例如橡膠狀苯乙烯-丁二烯聚合物以及包含丙烯腈(“ACN”)的聚合物。在工業(yè)化生產(chǎn)過程中， 出于各種原因，期望使膠乳中的殘余單體量最小化。從環(huán)境觀點(diǎn)來看，以便使對(duì)可能散發(fā)氣味(odiferous)或可能引起更嚴(yán)重的健康問題的烴單體的暴露最小化；從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來看， 消除最后1. 0至0. 5%的游離單體是非常昂貴的步驟，且從效率觀點(diǎn)來看，因?yàn)闇p少膠乳中的殘余單體的現(xiàn)有方法傾向于是耗時(shí)的和減慢生產(chǎn)的。此外，這些方法傾向于是能量密集的，因此增加了額外的成本。此外，新方法使得制造商可避免不得不應(yīng)對(duì)有關(guān)殘余單體的環(huán)境法規(guī)。S.M.Englund，在其論文從膠乳中除去單體(Monomer Removal from Latex)，化工進(jìn)展(Chemical Engineering Progress) (1981年8月)，第55頁(yè)中討論了工業(yè)面臨的一些問題。在膠乳制造中，殘余烴單體的除去受到膠乳可以與新鮮流體流，通常為蒸汽流接觸以除去所述單體的速率的限制。因此，膠乳可能需要與相對(duì)大量的蒸汽接觸以確保充分除去殘余單體，這可能導(dǎo)致各種問題如起泡、膠乳失穩(wěn)或膠乳降解。本 弗·古德里奇公司(B. F. Goodrich Company)已經(jīng)開發(fā)了許多方法以從水性聚合乳液中除去殘余丙烯腈(“ACN”)。例如，美國(guó)專利4，251，412公開了一種減少膠乳中的殘余ACN的方法，所述方法通過添加化學(xué)計(jì)量量的胺以與CAN反應(yīng)而減少膠乳中的殘余 ACN ；美國(guó)專利4，272，425公開了一種減少膠乳中的ACN含量的方法，所述方法通過在90% 的單體轉(zhuǎn)化之后，添加超過游離ACN量的額外的催化劑和共聚單體來減少膠乳中的ACN含量；且美國(guó)專利4，278，582公開了一種減少膠乳的殘余ACN含量的方法，所述方法通過添加氨、氫氧化銨、硫醇、硫化氫及其鹽，以及堿和堿土金屬碳酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽來減少膠乳的殘余ACN含量。用于減少殘余單體的其它已知方法打算注入流體，通常為蒸汽或惰性氣體和/或使膠乳在減壓下經(jīng)過反應(yīng)器。通常，在乳液聚合中，聚合轉(zhuǎn)化速率在早期誘發(fā)期間快速升高。然而，一旦聚合反應(yīng)達(dá)到94%轉(zhuǎn)化的點(diǎn)，則聚合轉(zhuǎn)化速率降低。該現(xiàn)象在橡膠增強(qiáng)的膠乳中特別明顯，其中一旦聚合轉(zhuǎn)化率達(dá)到94%，則單體含量快速下降。認(rèn)為這是由用于單體到橡膠粒子的滲透的引發(fā)劑(例如過氧化物)的中斷而引起的，所述中斷的原因是缺乏擴(kuò)散性。另外，反應(yīng)時(shí)間較短可能導(dǎo)致聚合轉(zhuǎn)化率下降。同時(shí)，高橡膠含量和高固體含量使得單體容易移動(dòng)到橡膠粒子內(nèi)部中，由此也引起聚合轉(zhuǎn)化率的下降。還已經(jīng)提出了減少聚合期間的殘余單體的方法。因此，德國(guó)專利19741188描述了一種使用長(zhǎng)鏈聚合引發(fā)劑的方法，W02000/014123描述了一種利用抗氧劑處理α -羥基羰基化合物的方法，美國(guó)專利6，620，883提出了多引發(fā)劑處理，以及W02003/010214描述了一種包括額外引入第三單體如丙烯酸酯的方法。還已經(jīng)提出了提高聚合過程之后的干燥效率或者提高擠出和注射期間的真空的方法。然而，這些各種方法消除殘余單體的能力存在限制。此外，(i)使用這些方法，可能改變樹脂本身的物理性能，例如它們的分子量-因?yàn)檫@些方法的實(shí)施通常導(dǎo)致發(fā)生另外的聚合，或者(ii)可能因較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間而降低生產(chǎn)率。另外，所有現(xiàn)有技術(shù)都沒有涉及用于減輕由非水分散體(NAD)中的殘余單體或引發(fā)劑部分或副反應(yīng)造成的氣味的技術(shù)。這是因?yàn)橐氪罅克?例如如上所述通過蒸汽注入)使得NAD失穩(wěn)。因此本領(lǐng)域中需要的是一種更快且能量消耗更少的減少骨架(lattice)中的殘余單體含量的方法。進(jìn)一步需要的是這樣的方法，其不額外改變樹脂或反應(yīng)產(chǎn)物的物理性質(zhì)，或者增加反應(yīng)時(shí)間。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，可以實(shí)施用于顯著減輕NAD的氣味的化學(xué)處理。 這種方法可以產(chǎn)生更安全且更適宜的工作環(huán)境，以及更安全且更令人愉快的產(chǎn)品。另外，這種新型處理可以增加NAD的干燥時(shí)間以及不需要與使用傳統(tǒng)技術(shù)除去單體有關(guān)的顯著成本。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，這種化學(xué)處理可以包括向NAD中加入偶合溶劑中的胺 /堿混合物。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，這種新方法可以應(yīng)用于在各種應(yīng)用和產(chǎn)品例如油漆和涂料中使用的任何NAD。這種新方法與例如涉及昂貴的處理步驟例如真空汽提的常規(guī)氣味減輕方法不同。 因此，本發(fā)明提供了一種低成本的方法以使得由單體或引發(fā)劑片段產(chǎn)生的殘余氣味最小化。如所提及的，本發(fā)明的處理劑包含偶合溶劑中的胺/堿混合物。例示性的兩步新型NAD法在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，可以例如以兩步法制備氣味減輕的NAD。以下描述了根據(jù)本發(fā)明例示性實(shí)施方案而實(shí)施的例示性方法。在方括號(hào)中提供所述各種反應(yīng)物的實(shí)例來源在第一步中，例如，可以在裝有攪拌器、溫度計(jì)、氮入口和冷凝器的燒瓶中制備殼聚合物。可以向該燒瓶中添加例如170. 15g MagieN-40油[Calumet Specialty Products]。將燒瓶的內(nèi)容物加熱至高溫，優(yōu)選120°C。然后，可以向該燒瓶中添加例如196. 25g甲基丙烯酸異丁酯[阿科瑪公司(Arkema Inc.)],67. 5g甲基丙烯酸月桂酯[Acros Organic]和 5. 35g丙烯酸[阿科瑪公司]的混合物；并在4小時(shí)內(nèi)單獨(dú)滴加4. 15gLuperox 26M50[阿科瑪公司]，0. 55g過氧苯甲酸叔丁酯[阿爾法埃莎(Alfa Aesar)]和53. 95g Magie N-40 [Calumet Specialty Products]的混合物。然后，可以例如將該混合物在再次優(yōu)選約120°C的高溫下攪拌約1小時(shí)。可以向燒瓶中添加例如2. 12g Luperox [阿科瑪公司]。可以在優(yōu)選約120°C的高溫下將所述混合物攪拌約1小時(shí)?？梢韵驘恐刑砑有路f的處理劑-例如5. Og的75. g水，9. Og氫氧化鉀85% [EMD]，6.0g異丙醇和10. Og 二乙胺[EMD]的混合物，并且可以在例如優(yōu)選約 120°C的高溫下將組合的混合物攪拌約1小時(shí)。在冷卻之后，這種例示性殼具有165ps的粘度和等于6. 8的酸值(pH)，所述粘度由裝有km/2度錐體的AR1000流變儀測(cè)得。在第二步中，例如，可以在裝有攪拌器、溫度計(jì)、氮入口和冷凝器的燒瓶中制備 NAD。可以向燒瓶中添加 158. 65g Magie N-40 油[Calumet Specialty Products]和 160. 2g 在第一步中制備的殼。可以將燒瓶的內(nèi)容物加熱至優(yōu)選例如約120°C的高溫。向燒瓶中添加78. 65g甲基丙烯酸甲酯[Cyro], 26. 6g甲基丙烯酸正丁酯[阿科瑪(Arkema)]和31. 15g 丙烯酸正丁酯[阿科瑪]的混合物；并在3小時(shí)內(nèi)單獨(dú)滴加2. 55gLuperox [阿科瑪公司]，1. 25g過氧苯甲酸叔丁酯[阿爾法埃莎]和38. 85g Magie N-40 [Calumet Specialty Products]的混合物。然后，可以例如在高溫例如優(yōu)選約120°C下將所述混合物攪拌約1小時(shí)。然后，可以向燒瓶中添加例如1. 40g Luperox 26M50[阿科瑪公司]和0. 70g過氧苯甲酸叔丁酯[阿爾法埃莎]。然后，可以在高溫例如優(yōu)選約120°C下將所述混合物攪拌約 1小時(shí)。然后，可以向燒瓶中添加新穎的處理劑-例如5. Og的混合物，所述混合物由下述比例的物質(zhì)制成75. g水、9. Og氫氧化鉀85% [EMD]、6. Og異丙醇和10. Og 二乙胺[EMD]， 并可以在高溫例如優(yōu)選約120°C下將所述混合物攪拌約1小時(shí)。這種例示性NAD的粘度為 7500cps [布氏粘度計(jì)-轉(zhuǎn)軸 #4，60rpm@25C]。應(yīng)理解，如對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的，可以對(duì)本發(fā)明方法的第一步和第二步兩者中的材料類型、量和處理步驟，以及最終的油墨、油漆、涂料等中的NAD進(jìn)行改變或調(diào)節(jié)，并且所有這種調(diào)節(jié)和/或修改的組合被理解為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，可以以10%的水平將如上所述處理過的NAD引入到標(biāo)準(zhǔn)單張紙油墨中，這由發(fā)明人在各試驗(yàn)中進(jìn)行。以約15，000印次/hr的速率在海德堡 (Heidelberg)印刷機(jī)上印刷油墨。將印刷品在10分鐘內(nèi)干燥至可觸(由Prufbau摩擦試驗(yàn)儀試驗(yàn))，而不包含NAD的標(biāo)準(zhǔn)單張紙油墨需要2小時(shí)來充分干燥以進(jìn)行進(jìn)一步處理。這指明了本發(fā)明NAD的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)引入到油墨、油漆或涂料中時(shí)，它們提供更快速的干燥。結(jié)果，在根據(jù)本發(fā)明例示性實(shí)施方案的NAD方法中，可以使用更少的干燥劑和更少的干燥時(shí)間，從而節(jié)省能源、時(shí)間和其它資源，并因此也帶來經(jīng)濟(jì)效益。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，也可以將處理過的NAD引入到與聯(lián)合的化學(xué)品相容的其它油墨和涂料類型中。這種用途可以包括例如平版、膠版、凹版、絲網(wǎng)以及其它油墨、 油漆和涂料。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，偶合溶劑應(yīng)可溶于水和礦物油(從而使得能夠結(jié)合至疏水性和親水性組分)，并且可以優(yōu)選為例如醇、二醇或二醇醚。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，偶合溶劑可以為例如異丙醇。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，胺可以為烷基胺，例如二乙胺。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，可以單獨(dú)或組合使用的其它胺可以包括例如三甲胺、單乙醇胺、N，N_ 二甲基乙胺、單異丙胺、嗎啉、N-甲基二乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N，N- 二甲基乙醇胺、三乙
胺、二乙醇胺、N, N- 二乙基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、 N-乙基二乙醇胺、二異丙醇胺和三乙醇胺。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，堿材料可以為單獨(dú)或組合的例如優(yōu)選氫氧化鈉或氫氧化鉀或氫氧化銨。還應(yīng)理解，也可以單獨(dú)或組合使用任何其它堿材料。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，處理劑的量由全部NAD的0. 1 20重量％，優(yōu)選 0. 5 5重量％組成?；诿ば嵩囼?yàn)，與不添加水、氫氧化鉀、異丙醇、二乙胺混合物制造的NAD相比，以這種方式制造的NAD具有更低的氣味。在這種例示性試驗(yàn)中，參與者被給予兩種NAD的“盲測(cè)(blind) ”試樣，并被要求對(duì)標(biāo)準(zhǔn)NAD (如上所述制造，但不添加如上所述的包含水、氫氧化鉀、異丙醇、二乙胺混合物的例示性本發(fā)明混合物)的氣味與本發(fā)明NAD (如上所述制造，并添加水、氫氧化鉀、異丙醇、 二乙胺混合物的例示性混合物)的氣味進(jìn)行比較。參與者對(duì)每組NAD指定1 (氣味最小) 至3(氣味最大)的等級(jí)。將結(jié)果記錄在下表1中。表1-盲嗅試驗(yàn)
權(quán)利要求
1.一種減輕丙烯酸類聚合物的非水分散體的氣味的方法，包括 向所述非水分散體中添加偶合溶劑中的胺-堿混合物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述偶合溶劑可溶于水和礦物油中。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述偶合溶劑為醇、二醇或二醇醚中的一種或多種。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述偶合溶劑為異丙醇。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述胺為烷基胺。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述胺為二乙胺。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化銨中的一種或多種。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述胺為以下物質(zhì)中的一種或多種三甲胺、單乙醇胺、N， N- 二甲基乙胺、單異丙胺、嗎啉、N-甲基二乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N，N- 二甲基乙醇胺、三乙胺、二乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、二異丙醇胺和三乙醇胺。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述混合物包含水、氫氧化鉀、異丙醇和二乙胺。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述混合物由具有75.Og水，9. Og氫氧化鉀85% [EMD]， 6. Og異丙醇和10. Og 二乙胺的比例的混合物制成。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述混合物的添加量為全部非水分散體的0.1 20重量％。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述混合物的添加量為全部非水分散體的0.5 5重量％。
13.一種包含非水分散體的油漆，其中所述非水分散體已經(jīng)用權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)的任一種方法處理過。
14.一種非水分散體，其用權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)的方法處理過。
15.一種優(yōu)化丙烯酸類聚合物的制造的方法，包括 制備其中進(jìn)行聚合反應(yīng)的非水分散體；以及添加化學(xué)添加劑以結(jié)合任何殘余單體和/或引發(fā)劑部分。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述化學(xué)添加劑包含偶合溶劑中的胺-堿混合物。
17.權(quán)利要求15的方法，其中所述偶合溶劑可溶于水和礦物油中。
18.權(quán)利要求15的方法，其中所述偶合溶劑為醇、二醇或二醇醚中的一種或多種。
19.權(quán)利要求15的方法，其中所述胺為烷基胺。
20.權(quán)利要求15的方法，其中所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化銨中的一種或多種。
21.權(quán)利要求15 20中任一項(xiàng)的方法，其中所述化學(xué)添加劑減少所述聚合物的干燥時(shí)間。
22.權(quán)利要求1 14中任一項(xiàng)的方法，其中所述混合物減少所述聚合物的干燥時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明涉及非水分散體NAD，能夠使用它們開發(fā)例如快固著單張紙油墨。然而，由于殘余單體或引發(fā)劑部分，這些NAD具有令人討厭的氣味。因此提出了一種顯著減輕NAD氣味的化學(xué)方法。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，這種化學(xué)處理劑可以包含偶合溶劑中的胺/堿混合物。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，所述偶合溶劑可以為醇、二醇或二醇醚中的一種或多種，例如異丙醇。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，所述胺可以為單獨(dú)或組合的烷基胺，例如二乙胺，或各種其它胺。在本發(fā)明的例示性實(shí)施方案中，所述堿可以為單獨(dú)或任意組合的氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化銨中的一種或多種。
文檔編號(hào)C08F20/02GK102574950SQ201080034062
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者戴維·克萊因, 拉馬薩米·克里希南, 馬克·施奈德 申請(qǐng)人:太陽(yáng)化學(xué)公司