包含馬來酸酐與不飽和化合物和胺的反應(yīng)產(chǎn)物的水性涂料組合物的制作方法
【專利說明】包含馬來酸酐與不飽和化合物和胺的反應(yīng)產(chǎn)物的水性涂料 組合物
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 1.發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及包含取代琥珀酰亞胺化合物的涂料組合物，制備涂料組合物的方法， 用涂料組合物涂覆的基材，和將基材用涂料組合物涂覆的方法。
[0004] 2.相關(guān)技術(shù)描述
[0005] 由環(huán)氧樹脂形成的涂料組合物用于涂覆食品和飲料的包裝和容器。盡管科學(xué)證據(jù) 的分量，如美國、加拿大、歐洲和日本的全球主要食品安全機(jī)構(gòu)所解釋的，顯示出隨著現(xiàn)有 商業(yè)環(huán)氧基涂料，消費(fèi)者遭受的雙酚A水平是安全的，一些消費(fèi)者和商標(biāo)擁有者繼續(xù)表達(dá) 關(guān)于安全性的顧慮。不包含雙酚A或任何其它可能的內(nèi)分泌干擾物的涂料組合物。另外， 苯乙烯單體以及苯乙烯和馬來酸酐的共聚物廣泛用于保護(hù)食品和飲料以改進(jìn)耐腐蝕性和 金屬附著力的涂料組合物中，但目前理想的是制備不具有苯乙烯的這類涂料組合物。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 已知存在于軟飲料中的二氧化碳透過包裝涂料組合物，可能導(dǎo)致涂層分層。我們 發(fā)現(xiàn)將特定取代琥珀酰亞胺化合物并入涂料組合物中提供耐分層性以及在金屬基材上的 改進(jìn)附著力和耐腐蝕性。
[0008] 本發(fā)明涉及包含取代琥珀酰亞胺化合物的涂料組合物，制備涂料組合物的方法， 用涂料組合物涂覆的基材，和將基材用涂料組合物涂覆的方法。涂料組合物可以為水性保 護(hù)性涂料包裝組合物，所述組合物在施涂于金屬基材如鋁、鋼或電鍍錫鋼板上時顯示出改 進(jìn)的附著力和耐腐蝕性。涂料組合物可直接施涂于金屬基材上以提供保護(hù)層以防與金屬基 材接觸。
[0009] 在本發(fā)明一些實(shí)施方案中，提供包含取代琥珀酰亞胺化合物的水性涂料組合物。 取代琥珀酰亞胺化合物可具有至少約30mg KOH/g取代琥珀酰亞胺化合物的酸值。取代琥 珀酰亞胺化合物可以為包含至少一個非芳族不飽和碳-碳鍵的不飽和油、衍生自不飽和油 的聚合物或其組合與馬來酸酐和伯胺的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0010] 還公開了制備水性涂料組合物的方法。該方法可包括步驟：a)使包含至少一個非 芳族不飽和碳-碳鍵的不飽和油、衍生自不飽和油的聚合物或其組合與馬來酸酐反應(yīng)以形 成取代琥珀酸酐化合物，b)使取代琥珀酸酐化合物與伯胺反應(yīng)以形成酰胺酸中間體，c)使 水從酰胺酸中間體中析出以形成取代琥珀酰亞胺化合物，和d)將取代琥珀酰亞胺化合物 在水存在下中和以形成水性涂料組合物。取代琥珀酰亞胺化合物可具有至少約30mg KOH/ g取代琥珀酰亞胺化合物的酸值。
[0011] 附圖簡沐
[0012] 圖1顯示形成取代琥珀酰亞胺化合物的反應(yīng)圖解，其中伯胺為氨基酸β -丙氨酸。
[0013] 發(fā)明詳沐
[0014] 本發(fā)明涉及包含取代琥珀酰亞胺化合物的涂料組合物，制備涂料組合物的方法， 用涂料組合物涂覆的基材，和將基材用涂料組合物涂覆的方法。涂料組合物可以為水性保 護(hù)性包裝涂料組合物，所述組合物在施涂于金屬基材如鋁、鋼或電鍍錫鋼板上時顯示出改 進(jìn)的附著力和耐腐蝕性。另外，涂料組合物可由可再生材料如植物油和氨基酸制備且不具 有與環(huán)氧樹脂和苯乙烯基化合物有關(guān)的健康顧慮。涂料組合物可直接施涂于金屬基材上以 提供保護(hù)層以防與金屬基材接觸。
[0015] 在本發(fā)明一些實(shí)施方案中，提供包含取代琥珀酰亞胺化合物的水性涂料組合物。 取代琥珀酰亞胺化合物可具有至少約30mg KOH/g取代琥珀酰亞胺化合物的酸值。在一些 實(shí)施方案中，取代琥珀酰亞胺化合物可占涂料組合物的大于〇至約10重量％。如果取代琥 珀酰亞胺化合物的百分?jǐn)?shù)為約10重量％以上，則涂料組合物在金屬基材上的附著力可能 劣化，而約0. 1重量％以下的百分?jǐn)?shù)不能明顯地有利于耐腐蝕性。
[0016] 取代琥珀酰亞胺化合物可以為包含至少一個非芳族不飽和碳-碳鍵的不飽和油、 衍生自不飽和油的聚合物或其組合與馬來酸酐和伯胺的反應(yīng)產(chǎn)物。馬來酸酐與不飽和油或 衍生自不飽和油的聚合物的反應(yīng)可通過迪爾斯阿爾德（Diels-Alder)反應(yīng)或者阿爾德烯 (Alder-ene)反應(yīng)進(jìn)行。
[0017] 不飽和油和衍生自不飽和油的聚合物可具有一個或多個不飽和碳-碳鍵。不飽和 碳-碳鍵可以為雙鍵。雙鍵可以為單不飽和（僅包含一個雙鍵）或多不飽和（包含多于一 個雙鍵）。不飽和油和衍生自不飽和油的聚合物可以為包含共軛和/或非共軛雙鍵的多不 飽和化合物。
[0018] 對于非限定性實(shí)例，不飽和油和衍生自不飽和油的聚合物可通過將一種或多種多 元醇、多羧酸、脂肪酸及其混合物酯化而制備。由于不飽和脂族化合物如不飽和脂肪酸的并 入，至少一部分不飽和油和衍生自不飽和油的聚合物可以氧化干燥。不飽和脂肪酸的合適 實(shí)例包括肉豆蔻腦酸、棕櫚油酸、油酸、鱈油酸、芥酸、蓖麻油酸、油酸、亞油脂肪酸、亞麻脂 肪酸、妥爾油脂肪酸、向日葵脂肪酸、紅花脂肪酸、大豆油脂肪酸等。包含共軛雙鍵的脂肪 酸的實(shí)例包括脫水蓖麻油脂肪酸和木油脂肪酸。適用的單羧酸包括四氫苯甲酸和氫化或非 氫化松香酸或其異構(gòu)體。如果需要的話，單羧酸在不飽和油和衍生自不飽和油的聚合物的 制備中可完全或部分用作甘油三酯，例如植物油。如果需要的話，可任選在一種或多種飽和 (環(huán)）脂族或芳族單羧酸如新戊酸、2-乙基己酸、月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、4-叔丁基-苯甲 酸、環(huán)戊烷羧酸、環(huán)烷酸、環(huán)己烷羧酸、2, 4-二甲基苯甲酸、2-甲基苯甲酸和苯甲酸存在下 使用這類單羧酸或甘油三酯中的兩種或更多種的混合物。
[0019] 也可將多羧酸并入不飽和油和衍生自不飽和油的聚合物中，例如鄰苯二甲酸、 間苯二甲酸、對苯二甲酸、5叔丁基間苯二甲酸、偏苯三酸、苯均四酸、琥珀酸、己二酸、 2, 2, 4-三甲基己二酸、壬二酸、癸二酸、二聚脂肪酸、環(huán)戊烷-1，2-二羧酸、環(huán)己烷-1，2-二 羧酸、4-甲基環(huán)己烷-1，2-二羧酸、四氫鄰苯二甲酸、丁烷-1，2, 3, 4-四羧酸、內(nèi)異亞丙 基-環(huán)己烷-1，2-二羧酸、環(huán)己烷-1，2, 4, 5-四羧酸和丁烷-1，2, 3, 4-四羧酸。如果需要 的話，羧酸可作為酐或者以酯如具有1-4個碳原子的醇的酯的形式使用。
[0020] 不飽和油和衍生自不飽和油的聚合物可進(jìn)一步包含多元醇結(jié)構(gòu)嵌段。合適多元醇 的實(shí)例包括乙二醇、1,3-丙二醇、1,6-己二醇、1，12-十二烷二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、 2, 2, 4-三甲基-1，6-己二醇、2, 2-二甲基-1，3-丙二醇和2-甲基-2-環(huán)己基-1，3-丙二 醇。合適的三醇包括甘油、三羥甲基乙烷和三羥甲基丙烷。具有多于3個羥基的合適多元 醇包括季戊四醇、山梨糖醇，和醚化產(chǎn)物如二-三羥甲基丙烷和二_、三-和四季戊四醇。
[0021] 不飽和油和衍生自不飽和油的聚合物可通過將組成組分直接酯化而得到，其中將 這些組分中一部分的選擇預(yù)轉(zhuǎn)化成酯二醇或聚酯二醇。在一些實(shí)施方案中，不飽和油和衍 生自不飽和油的聚合物可以以干性油的形式加入，例如亞麻子油、魚油或脫水蓖麻油。不飽 和油和衍生自不飽和油的聚合物可通過與其它酸或多元醇在約200至約250°C的溫度下， 任選在溶劑如甲苯和/或二甲苯存在下酯交換而制備。
[0022] 衍生自不飽和油的聚合物的合適實(shí)例包括醇酸樹脂。這類醇酸樹脂可以為用不飽 和脂肪酸或包含不飽和脂肪酸的不飽和油改性的聚酯。
[0023] 在一些實(shí)施方案中，伯胺可具有通式NH2RCOOH,其中R可以為具有約2至約30個 碳原子或者優(yōu)選約3至約12個碳原子的烷基或芳基。合適伯胺的非限定性實(shí)例包括但不限 于甘氨酸、β-丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、亮氨酸、谷氨酰胺、5-氨基戊酸、7-氨 基庚酸、8-氨基辛酸、6-氨基己酸、3-氨基丁酸及其混合物。氨基酸的酸基團(tuán)和胺基團(tuán)可被 多于一個碳原子隔開，因?yàn)檫@類氨基酸通常比該基團(tuán)被僅一個碳原子隔開時更具反應(yīng)性。
[0024] 取代琥珀酰亞胺化合物的酸值應(yīng)足以使取代琥珀酰亞