生产热塑性聚酯的水分散体的方法 本发明涉及一种生产在聚合物主链中具有多个酯基和 / 或碳酸酯基团以及酸值 小于 5mg KOH/g， 尤其是至多 3mg KOH/g 且在 180 ℃下的零剪切粘度 η0(180 ℃ ) 为至少 60Pa·s 的热塑性聚合物的水分散体的方法。本发明还涉及可以由所述方法得到的聚合物 分散体及其用途。
在聚合物主链中具有多个酯基和 / 或碳酸酯基团并且酸值至多为 10mgKOH/g 的热 塑性聚合物， 尤其是聚酯， 具体为可生物降解聚酯的水分散体对于许多应用特别令人感兴 趣， 尤其是作为粘结剂。 不象其中聚合物主链由碳原子构成的聚合物水分散体， 在聚合物主 链中具有多个酯基和 / 或碳酸酯基团的聚合物水分散体通常不能通过乳液聚合方法生产。 相反， 通常需要通过缩聚途径生产该类聚合物， 然后将它们转化成水分散体。 原则上存在许 多实施该途径的方法。
首先， 可以使聚合物在有机， 优选水溶混性溶剂中的溶液与含水分散介质混合， 接 下来可以除去有机溶剂。然而， 通常不可能在不接受该分散体质量的一定损失下实现有机 溶剂的完全除去， 该质量损失例如由该聚合物因水解造成的分子量降低和 / 或分散相的去 稳定引起。
具有高酸值的聚合物又可以通过使用碱来碱化含水分散介质而在水中乳化， 碱化 的目的是使羧基去质子并因此促进该聚合物的自乳化。这种程序例如描述于 WO 98/12245 中。该文献中所述方法自然不能用于生产引言中所定义的聚合物的水分散体， 因为它们具 有低酸值。
另一可能性在于在含水分散介质中乳化该聚合物的熔体， 然后冷却。 然而， 这里的 风险是在这些条件下发生分子量降低， 这由该聚合物的主链中酯基或碳酸酯基团的水解引 起。
EP 1302502A1 描述了一种通过使用捏合方法将聚酯熔体掺入具有低表面张力的 表面活性剂物质的水溶液中而生产可生物降解聚酯的水分散体的方法。 这里必须小心以使 该聚合物熔体的粘度比 ( 零剪切粘度 η0) 不过多地偏离该水溶液的粘度， 因为否则的话所 得分散体不稳定。其结果首先是仅可生产粘度值大于 2Pa· s 的高粘度聚酯分散体， 其次是 可以使用的聚酯仅为在掺入温度下具有足够低零剪切粘度 η0 的那些。 然而， 这类聚酯的性 能特征对许多目的而言并不令人满意。此外， 在这些条件下通常发生聚酯的分子量降低。
US 2005/058712 也描述了一种通过将由聚酯与降低熔体粘度的添加剂如三醋精 的混合物制成的熔体在表面活性剂物质的水溶液中乳化而生产可生物降解聚酯的水分散 体的方法。 然而， 缺点已经证明是加入的降低熔体粘度的添加剂自然会残留在该分散体中， 导致性能特征受损。此外， 可以以此方式乳化的唯一聚酯是其零剪切粘度 η0 在掺入温度 下足够低的那些。然而， 这类聚酯的性能特征对于许多目的并不令人满意。
US 2002/0076639 尤其描述了使用转子 - 定子混合机经由熔体乳化生产具有羧酸 基团且酸值优选为 7-70mg KOH/g 聚酯的端基改性聚酯的聚酯水分散体。该酸值赋予聚酯 颗粒两亲特性， 从而促进乳化。在这里使用转子 - 定子混合机来生产球形聚酯颗粒。
US 6,521,679 描述了经由水不溶性聚酯与具有 0.1-1.5mmol 磺酸基团 /g 水溶性
聚酯的水溶性聚酯树脂的混合物的熔体乳化生产水不溶性聚酯的聚酯分散体。 熔体乳化方 法使用挤出机并得到高粘度分散体， 其可以用水稀释。所用水不溶性聚酯具有低零剪切粘 度。
因此， 本发明的目的是提供一种生产在引言中所定义的聚合物的水分散体的方 法。具体而言， 该方法应允许在没有显著分子量降低下将在聚合物主链中具有多个酯基和 / 或碳酸酯基团的聚合物转化成水分散体。
现已发现尽管引言中所定义的这类热塑性聚合物具有较高零剪切粘度 η0(180℃ )， 但若在该聚合物的熔点或软化点以上的温度下借助包括至少一个转子 - 定子 混合机的设备将由至少 99 重量 % 该聚合物构成的聚合物组合物引入包含至少一种表面活 性剂物质的含水分散介质中并将所得聚合物水分散体骤冷， 则它们甚至可以在不加入流动 助剂下和 / 或在水相粘度没有显著提高下经由加入增稠剂在含水分散介质中乳化。
因此， 所述目的经由下面更详细解释的方法实现。本发明因此提供了一种生产 在聚合物主链中具有多个酯基和 / 或碳酸酯基团以及酸值小于 5mg KOH/g， 尤其小于 3mg KOH/g 且在 180℃下的零剪切粘度 η0(180℃ ) 为至少 60Pa·s， 常常为至少 80Pa·s， 尤其 是至少 100Pa·s， 例如 60-20000Pa·s， 尤其是 80-15000Pa·s， 具体为 100-10000Pa·s 的 热塑性聚合物的水分散体的方法， 其中在该聚合物的熔点或软化点以上的温度下将包含该 聚合物且由至少 99 重量 % 该聚合物构成的组合物引入包含至少一种表面活性剂物质的含 水分散介质中并将所得聚合物水乳液骤冷， 该方法包括在具有至少一个转子 - 定子混合机 的混合设备中将该聚合物组合物引入该含水分散介质中。
本发明方法具有许多优点。首先， 它允许生产具有本文所述性能的热塑性聚合物 的水分散体并且这些聚合物不能通过现有技术教导中的方法转化成水分散体。因此， 可由 本发明方法得到且包含可熔聚合物的水分散体是新的且因此同样由本申请提供。
不象现有技术方法， 既不要求使用有机溶剂也不要求加入降低熔体粘度的试剂。 此外， 本发明方法不会导致或者不会导致任何显著的原则上已经基于聚合物主链中包含 的酯官能团或碳酸酯官能团预期类型的分子量降低。此外， 本发明方法可以生产粘度值为 2Pa· s(Brookfield， 20℃， 根据 DIN EN ISO 2555 测定 ) 或更低的低粘度分散体， 并且这些 粘度值甚至可以在 40 重量 % 或更高的固体含量下实现。
在本发明方法中， 将热塑性聚合物引入含水分散介质中， 在无定形聚合物的情况 下， 这在该聚合物的软化点以上的温度下进行， 而在结晶或半结晶聚合物的情况下， 这在该 聚合物的熔点以上进行。无定形聚合物的软化点是对应于玻璃化转变温度的温度， 这例如 可以借助根据 ASTM D3418 或优选根据 DIN 53765 的动态扫描量热法 (DSC) 测定， 或者经由 动态机械分析 (DMA) 测定。熔点为引起聚合物熔融或软化的温度， 这可以以本身已知的方 式借助根据 DIN 53765 的动态扫描量热法 (DSC) 或差热分析 (DTA) 测定。
无定形聚合物是具有小于 1 重量 % 的结晶区的聚合物。结晶或半结晶聚合物是具 有大于 1 重量 %， 尤其是至少 5 重量 % 的结晶区的聚合物。聚合物的结晶度可以以本身已知 的方式经由 X 射线衍射法或经由热化学方法如 DTA 或 DSC 以本身已知的方式测定。
在本发明中， 借助用于混合液体的转子 - 定子设备 ( 下文也称为转子 - 定子混合 机 ) 进行引入方法。
转子 - 定子混合机为本领域熟练技术人员所熟知且原则上包括所有类型的动态混合机， 其中高速， 优选旋转对称的转子与定子相互作用而形成一个或多个大体上具有 环隙形状的操作区。在所述操作区内， 待混合材料经受剧烈的剪切应力， 并且在这些环 隙中盛行高湍流， 这同样促进该混合方法。该转子 - 定子设备在较高旋转速率， 通常为 1000-20000rpm 下操作。 这得到高圆周速度和高剪切速率， 从而使该乳液经受剧烈的剪切应 力， 这导致该熔体的有效粉碎并因此导致非常有效的乳化。
在转子 - 定子混合机中例如有锯齿环分散机、 环隙磨和胶体磨。
优选具有产生空化力的装置的那些转子 - 定子混合机。这类装置可以是设置在转 子侧和 / 或定子侧上的突起， 其中这些突起伸入混合室中并具有至少一个其中法线具有切 线分率的区域， 实例是销、 锯齿或刀或具有径向排列狭缝的共轴环。
该转子 - 定子混合机优选在转子侧具有至少一个设置成旋转对称的锯齿环和 / 或 至少一个具有设置成旋转对称的径向狭缝 ( 锯齿隙 ) 的环。该类设备也称为锯齿环分散器 或锯齿环分散机。该转子 - 定子混合机尤其在转子侧以及还在定子侧具有至少一个设置成 旋转对称的锯齿环和 / 或至少一个具有径向狭缝 ( 锯齿隙 ) 的环， 其中转子侧和定子侧上 的 ( 锯齿 ) 环共轴排列且相互隔行形成环隙。
在一个特别优选的实施方案中， 该转子 - 定子混合机为锯齿环分散机， 其具有带 同心截头锥凹槽的锥形定子并且具有同样为同心的锥形转子， 其中该转子以形成环形操作 室的方式伸入该定子的截头锥操作室中， 锯齿在转子侧和定子侧伸入该操作室中并且这些 分别以一个或多个， 例如 2、 3 或 4 个共轴锯齿环的形式排列在转子侧和一个或多个， 例如 1、 2、 3 或 4 个共轴锯齿环排列在定子侧， 从而使得锯齿环发生相互隔行偏移。
这类设备对本领域熟练技术人员而言例如由 DE 10024813A1 和 US 2002/076639已知并且例如由 Cavitron Verfahrenstechnik v.Hagen & Funke GmbH， 德国提供。
该优选实施方案的锯齿环分散机中操作室的宽度 b 通常大致等于锯齿高度。定子 锯齿和转子锯齿通常具有修整过的角， 具体而言不仅在锯齿的上端修整而且在锯齿基座的 凹形角处修整。锯齿通常已经精细抛光并通常具有极为光滑的表面。它们的设计通常相 互补充， 从而当锯齿对准时， 在锯齿间产生起伏隙， 其中该隙的宽度在所有位置大致相等。 定子和转子通常分别为单片组件， 即定子和转子锯齿已经在内部模制在该组件上而得到单 片。 这意味着不存在分开的锯齿环并且因此也意味着没有外来物质能够在其下或在空隙内 沉降。 转子通常已经由固定装置， 通常使用螺纹固定于转子支撑体上， 后者已经以旋转固定 方式与轴连接。 通常存在固定装置， 例如螺纹， 其将转子压向转子支撑体上并将该支撑体压 向轴套， 后者通常围绕轴并且具有倚靠轴的轴向撑杆。由转子支撑体和转子制成的单元可 以通过松开该固定装置而从轴上取出。
围绕转子和定子的是一壳体， 其具有用于聚合物熔体和含水分散介质的入口以及 用于分散体的出口。 在一个特殊实施方案中， 远离该入口的壳体背侧已经由后壁密封， 后者 具有轴用通道并且通常凸入过度空间中。轴用通道或轴套用通道已经由垫圈设置密封， 后 者优选具有带有固定环和随该系统旋转的环的轴向面密封。在一个具体实施方案中， 该壳 体的后壁限定了已经在转子支撑体之后形成并且为该壳体的一部分的环形后部空间。
定子和转子之间的操作室优选具有经由定子的穿孔壁的外部径向分届。通常而 言， 该穿孔壁包括许多径向排列的孔。 它优选具有另一围绕的穿孔壁， 该壁为固定在转子支撑体上的环的组成部分。在通过锯齿之后， 当转子旋转时转子和定子的穿孔壁的孔交替叠 合并且由此迫使液体的时间限制的窄射流进入环形空间， 该空间围绕转子并且连接于任选 存在的后部空间。
若存在后部空间， 则其在该壳体的转子支撑体和后壁之间的宽度优选显著大于该 操作室的宽度 b。 在该后部空间的外周存在最小宽度， 而在邻近轴的区域存在最大宽度。 也 将该环固定于转子支撑体的固定装置优选用其头部形成泵叶， 后者可以输送后部空间中所 包含的液体并且可以迫使其前行。由于处于操作条件下的转子的旋转速率非常高， 通常为 1000-20000rpm， 因此结果不仅是剪切速率高， 而且离心作用程度高， 由此迫使该液体出来 并供入出口。
在本发明中， 在该聚合物的软化点以上的温度下将聚合物组合物与含水分散介质 混合。为此， 通常将该材料加热至软化点以上的温度并优选连续将其引入该混合设备中。 类似地， 优选连续地将所需量的含水分散介质引入该混合设备中。这里选择的分散介质量 通常应能设定该分散体的所需固体含量。 然而， 还可以使用更大量的分散介质， 然后浓缩所 得分散体。同样可以通过生产更浓缩的分散体开始并用进一步的分散介质和 / 或水将其稀 释。引入的聚合物与含水分散介质总量的质量比通常为 1:20-1.2:1， 常常为 1:10-1:1.1， 尤其是 1:3-1:1。在连续加入聚合物和含水分散介质的情况下， 引入的物料流的质量比在 上述范围内。在多步加入分散介质的情况下， 引入的聚合物与在第一步至倒数第二步引入 的含水分散介质总量的质量比也可以高达 4:1 或者高达 2.3:1。优选聚合物和含水分散介 质的引入以恒定的加料速率进行， 即热塑性聚合物与分散介质的质量比在该方法过程中恒 定， 或者与预选择的质量比相差不超过 10%。 通常在比该聚合物的熔点或软化点高至少 5K， 常常为至少 10K， 尤其是至少 20K， 例如 5-150K， 常常为 10-100K， 尤其是 20-80K 的温度下将热塑性聚合物引入含水分散介质。 该温度在下文也称为混合温度。将该聚合物引入含水分散介质中通常在至多 300℃， 例如 50-300℃， 常常为 60-250℃， 尤其是 100-200℃的温度下进行。
由于相对高的混合温度， 通常在大气压力以上的压力下将熔体引入含水分散介质 中， 该压力通常为 1-50 巴， 常常为 1.1-40 巴， 尤其是 1.5-20 巴。
该混合物方法可以以一步或多步， 例如 2、 3、 4 或 5 步进行， 其中至少一步在转 子 - 定子混合机中进行。在多步方法的情况下， 优选所有步骤在转子 - 定子混合机中进行。
在本发明的一个第一实施方案中， 混合在一步中进行， 即混合设备包括一个转 子 - 定子混合机。在该方法中， 通常将生产该分散体所需量的聚合物和分散介质引入该转 子 - 定子混合机中。已经证明可成功用于此的方法在引入之前将分散介质加热至所需混合 温度或比该混合温度低至少 20K 的温度， 优选在混合温度 +/-20K 范围内的温度。
在本发明的第二个优选实施方案中， 混合在多步中进行， 即在具有多个， 例如 2、 3、 4 或 5 个， 尤其是 3 或 4 个相互串联连接的转子 - 定子混合机的混合设备中进行。在这里 已经证明成功的方法中， 将热塑性聚合物和一部分分散介质加入第一步中， 即加入第一转 子 - 定子混合机中， 在其中使用该部分含水分散介质将它们在该聚合物的熔点或软化点以 上的温度下混合。在这里加入第一步中的那部分分散介质基于引入混合设备中的分散介 质总量通常为 10-60 重量 %， 尤其是 15-40 重量 %。在这里通常在比热塑性聚合物的熔点或 软化点高至少 5K， 常常为至少 10K， 尤其是至少 20K， 例如 5-150K， 常常为 10-100K， 尤其是
20-80K 的温度下将该聚合物引入该部分含水分散介质中。第一转子 - 定子混合机中的混 合温度通常至多为 300℃， 例如为 50-300℃， 常常为 80-250℃， 尤其是 100-200℃。在已经 证明可成功用于此的方法中， 在引入之前将引入第一转子 - 定子混合机中的那部分分散介 质加热至所需混合温度或比该混合温度低至少 20K 的温度， 优选在混合温度 +/-20K 范围内 的温度。然后将在第一转子 - 定子混合机中生产的水分散体转移到另一转子 - 定子混合机 中， 在那里将其与另一部分或者剩余部分的分散介质混合。在第二转子 - 定子混合机之后 例如可以存在一个或两个其他转子 - 定子混合机， 并且将在第二转子 - 定子混合机中生产 的分散体在任选的其他转子 - 定子混合机中， 例如在第三转子 - 定子混合机中与剩余量或 另一部分的含水分散介质混合。在第一转子 - 定子混合机中生产的分散体与进一步的分散 介质在第二转子 - 定子混合机中混合的温度可以与第一转子 - 定子混合机中的温度相同， 或者更高或更低。优选低于转子 - 定子混合机中的温度。在已经证明特别成功的方法中， 在相互串联连接的转子 - 定子混合机的第一个中的混合温度比相互串联连接的转子 - 定子 混合机的最后一个中的温度高至少 20K， 优选至少 30K， 例如 20-200K， 尤其是 30-120K。在 相互串联连接的转子 - 定子混合机的最后一个中的温度尤其比热塑性聚合物的熔点或软 化点低至少 5K， 尤其至少 10K， 例如 5-200K， 尤其是 10-150K。 在本发明的一个优选实施方案中， 将热塑性聚合物和包含至少一种表面活性剂物 质的含水分散介质同时， 优选连续并且尤其以恒定的体积速率引入转子 - 定子混合机中， 并以类似方式取出分散体。
然而， 还可以在在前步骤中将热塑性聚合物与包含至少一种表面活性剂物质的含 水分散介质在聚合物的熔点或软化点以上的温度下混合， 由此得到初步乳液， 并将该混合 物引入该转子 - 定子混合机中。所述在前步骤优选在捏合机或挤出机中进行。然后将所得 预乳液引入转子 - 定子混合机中。优选将该预乳液保持在该聚合物的熔点或软化点以上的 温度下。
然后， 即在从混合设备中出料之后， 将最初得到且在混合设备中生产并且在含水 分散介质中包含聚合物的水乳液骤冷， 即快速冷却至该聚合物的软化点以下的温度， 以避 免聚合物颗粒在该乳液中附聚。该骤冷方法可以以本身常规的方式进行， 例如通过使用合 适的冷却设备和 / 或经由冷却的分散介质稀释。在从混合设备中出料之后， 乳液在该聚合 物的熔点或软化点以上的温度下的停留时间优选应不长于 20 秒， 尤其不长于 10 秒。在混 合设备具有多个相互串联连接的转子 - 定子混合机的情况下， 该骤冷方法也可以在第二个 以及任选其他转子 - 定子混合机中进行。
在本发明中， 含水分散介质除了水外还包含至少一种表面活性剂物质。其中有分 子量超过 2000 道尔顿 ( 数均 )， 例如为 2200-106 道尔顿的聚合表面活性剂物质， 这些通常 称为保护性胶体， 以及分子量至多为 2000 道尔顿， 常常为至多 1500 道尔顿 ( 数均 ) 的低分 子量表面活性剂物质， 这些通常称为乳化剂。 表面活性剂物质可以呈阳离子性、 阴离子性或 中性。
在本发明的一个优选实施方案中， 含水分散介质包含至少一种保护性胶体， 例如 中性、 阴离子性或阳离子性保护性胶体， 任选与一种或多种乳化剂组合。
保护性胶体的实例是水溶性聚合物， 例如
- 中性保护性胶体 ： 例如多糖， 例如水溶性淀粉、 淀粉衍生物和纤维素衍生物， 如
甲基纤维素、 羟丙基纤维素、 羟乙基纤维素、 羟丙基甲基纤维素， 还有聚乙烯醇， 包括水解度 优选为至少 40%， 尤其是至少 60% 的部分水解聚乙酸乙烯酯， 聚丙烯酰胺， 聚乙烯基吡咯烷 酮， 聚乙二醇， 乙酸乙烯酯和 / 或丙酸乙烯酯在聚乙二醇上的接枝聚合物， 以及被烷基、 羧 基或氨基单侧或双侧端基封闭的聚乙二醇 ；
- 阴离子水溶性聚合物， 其聚合物主链具有多个羧基、 磺酸基团、 磺酸盐基团和 / 或膦酸基团或膦酸盐基团， 例如羧甲基纤维素， 基于单体总量包含至少 20 重量 % 掺入该聚 合物中的至少一种包含至少一个羧基、 磺酸基团和 / 或膦酸基团的乙烯属不饱和单体的乙 烯属不饱和单体均聚物和共聚物， 以及这些的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐。 当上述阴离子水 溶性聚合物在含水介质中时， 与聚合物主链键合的磺酸基团通常呈盐形式， 即呈磺酸盐基 团形式， 膦酸基团相应地呈膦酸盐基团形式。抗衡离子此时通常为碱金属离子和碱土金属 离子， 实例是钠离子和钙离子， 以及铵离子 (NH4+) ；
- 阳离子性聚合物， 例如聚二烯丙基二甲基铵盐， 例如氯化物 ；
- 阴离子或阳离子改性淀粉 ； 阴离子改性淀粉的实例是羧甲基化淀粉和正辛烯 基琥珀酰基改性的淀粉， 这些的实例可以以来自 Cargill 的产品形式 (CEmCap/CEmTex/ CDeliTex 正辛烯基琥珀酰基化淀粉 ) 得到 ； 阳离子改性淀粉的实例是用 2- 羟基 -3-( 三甲 基铵 ) 丙基改性的淀粉， 实例是可以通过使常规淀粉与 N-(3- 氯 -2- 羟基丙基 ) 三甲基氯 化铵 (CHPTAC) 反应而得到的淀粉， 其优选具有 0.02-0.1 的取代度。来自 Roquette 的产品 Hi-Cat21370 和来自 Lyckeby 的 Perlcore 134P 是这些的实例。
其主链具有多个羧基、 磺酸基团或磺酸盐基团和 / 或膦酸基团或膦酸盐基团的阴 离子性水溶性聚合物的实例为 ：
- 具有 3-6 个碳原子的单乙烯属不饱和单羧酸 ( 下文称为单乙烯属不饱和 C3-C6 单 羧酸 ) 的均聚物和共聚物， 实例是丙烯酸和甲基丙烯酸， 及其盐， 尤其是碱金属盐和铵盐 ；
- 单乙烯属不饱和 C3-C6 单羧酸与中性单体的共聚物， 所述中性单体例如为乙烯基 芳烃， 如苯乙烯， 单乙烯属不饱和 C3-C6 单羧酸和 / 或 C4-C6 二羧酸的 C1-C10 烷基酯， 实例是丙 烯酸甲酯、 甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸乙酯、 丙烯酸丙酯、 甲基丙烯酸丙酯、 丙烯酸正丁酯、 甲基丙烯酸正丁酯、 丙烯酸叔丁酯、 甲基丙烯酸叔丁酯、 丙烯酸正己酯、 甲基 丙烯酸正己酯， 上述单乙烯属不饱和 C3-C6 单羧酸和 / 或 C4-C6 二羧酸的羟乙基酯和羟丙基 酯， 尤其是羟乙基酯， 实例是丙烯酸羟乙基酯、 甲基丙烯酸羟乙基酯、 丙烯酸羟丙基酯和甲 基丙烯酸羟丙基酯， 还有脂族羧酸的乙烯基酯， 实例是乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯 ；
- 单乙烯属不饱和磺酸， 例如乙烯基磺酸、 苯乙烯磺酸、 2- 丙烯酰胺基 -2- 甲基丙 烷磺酸、 2- 丙烯酰氧基乙烷磺酸、 2- 丙烯酰氧基丙烷磺酸等的均聚物和共聚物， 还有其与 上述中性单体的共聚物以及上述均聚物和共聚物的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐 ；
- 单乙烯属不饱和膦酸， 例如乙烯基膦酸、 2- 丙烯酰胺基 -2- 甲基丙烷膦酸、 2- 丙 烯酰氧基乙烷膦酸、 2- 丙烯酰氧基丙烷膦酸等的均聚物和共聚物， 还有其与上述中性单体 的共聚物， 以及上述均聚物和共聚物的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐 ；
其中上述共聚物中中性共聚单体的比例基于构成该共聚物的单体总量通常不超 过 80 重量 %， 尤其是 70 重量 %。
其主链具有多个磺酸盐基团的特殊阴离子水溶性聚合物还有 ：
- 分别具有 0.3-1.5mmol/g 聚酯， 尤其是 0.5-1.0mmol/g 聚酯的芳族键合磺酸基团和磺酸盐基团的水溶性共聚酯， 及其盐， 尤其是其碱金属盐和铵盐， 其中该水溶性共聚酯优 选由如下组分构成 ：
i) 基于组分 i)、 ii) 和 iii) 的总量为 6-30mol% 的至少一种具有至少一个磺酸盐 基团且优选选自 5- 磺基间苯二甲酸或其盐， 尤其是磺基间苯二甲酸的钠盐的芳族二羧酸， 或其成酯衍生物 ；
ii) 任选一种或多种不具有磺酰基且优选选自对苯二甲酸和间苯二甲酸及其混合 物的芳族二羧酸， 或其成酯衍生物 ；
iii) 任选一种或多种脂族或脂环族二羧酸， 或其成酯衍生物 ；
iv) 基于组分 i)、 ii) 和 iii) 的总量为 95-105mol% 的一种或多种脂族二醇， 例 如乙二醇、 1,2- 丙二醇、 1,3- 丙二醇、 1,2- 丁二醇、 1,4- 丁二醇、 1,5- 戊二醇、 2,4- 二甲 基 -2- 乙基 -1,3- 己二醇、 2,2- 二甲基 -1,3- 丙二醇、 2- 乙基 -2- 丁基 -1,3- 丙二醇、 2- 乙 基 -2- 异丁基 -1,3- 丙二醇、 2,2,4- 三甲基 -1,6- 己二醇， 尤其是乙二醇、 1,3- 丙二醇、 1,4- 丁二醇或 2,2- 二甲基 -1,3- 丙二醇 ( 新戊二醇 )，
其中组分 ii) 和 iii) 的总量基于组分 i)、 ii) 和 iii) 的总量占 70-94mol%， 其中 组分 i)、 ii)、 iii) 和 iv) 通常占该聚酯的所有成酯成分的至少 99 重量 %( 基于该聚酯中所 含组分 )。这类水溶性共聚酯例如由 US 6,521,679 已知， 其公开内容在此整体引入本文作 为参考。
熟知的非离子乳化剂的实例是 C2-C3 烷氧基化， 尤其是乙氧基化的单 -、 二 - 和三 烷基酚 ( 乙氧基化程度为 3-50， 烷基 ： C4-C12)， 还有 C2-C3 烷氧基化， 尤其是乙氧基化的脂肪 A品 AO 品级 (C13-C15 羰基合醇 ( 乙氧基化程度为 3-80 ； 烷基 ： C8-C36)。这些的实例是来自 BASF SE 的 级 (C12-C14 脂肪醇乙氧基化物， 乙氧基化程度为 3-8)， 成醇乙氧基化物， 乙氧基化程度为 3-30)， 乙氧基化程度为 11-80)， 3-11) 和
AT 品级 (C16-C18 脂肪醇乙氧基化物，ON 品级 (C10 羰基合成醇乙氧基化物， 乙氧基化程度为TO 品级 (C13 羰基合成醇乙氧基化物， 乙氧基化程度为 3-20)。常规阴离子乳化剂是具有阴离子官能基团如磺酸盐、 膦酸盐、 硫酸盐或磷酸盐基 团的两亲性物质的盐。这些的实例是烷基硫酸 ( 烷基 ： C8-C12) 的盐， 尤其是碱金属盐和铵 盐， 具有硫酸化或磷酸化低聚 -C2-C3 氧化烯基团， 尤其是硫酸化或磷酸化低聚氧化乙烯基 团的两亲性化合物的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐， 实例是乙氧基化链烷醇 ( 乙氧基化程度 为 2-50， 尤其是 4-30， 烷基 ： C10-C30， 尤其是 C12-C18) 的硫酸半酯的盐， 尤其是碱金属盐和铵 盐， 乙氧基化烷基酚 ( 乙氧基化程度为 2-50， 烷基 ： C4-C12) 的硫酸半酯的盐， 尤其是碱金 属盐和铵盐， 乙氧基化链烷醇 ( 乙氧基化程度为 2-50， 尤其是 4-30， 烷基 ： C10-C30， 尤其是 C12-C18) 的磷酸半酯的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐， 乙氧基化烷基酚 ( 乙氧基化程度为 2-50， 烷基 ： C4-C12) 的磷酸半酯的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐， 烷基磺酸 ( 烷基 ： C12-C18) 的盐， 尤 其是碱金属盐和铵盐， 烷基芳基磺酸 ( 烷基 ： C9-C18) 的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐， 还有烷 基二苯基醚磺酸 ( 烷基 ： C6-C18) 的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐， 实例是以 2A1 销 售的产品。
合适的阳离子乳化剂通常是具有 C6-C18 烷基、 C1-C10 烷基芳基或杂环基的阳离子 盐， 实例是伯、 仲、 叔和季铵盐， 链烷醇铵盐， 吡啶11盐， 咪唑盐， 唑啉盐， 吗啉CN 102811802 A说明书盐， 盐， 锍盐和8/28 页盐， 噻唑盐， 还有胺氧化物的盐， 喹啉盐， 异喹啉盐， 尤其是合适的硫酸盐、 甲基硫酸盐、 乙酸盐、 氯化物、 溴化物、 磷酸盐和六氟磷酸盐等。可以提到的 实例是十二烷基乙酸铵或相应的十二烷基硫酸铵， 各种涉及 2-(N,N,N- 三甲基铵 ) 乙基的 链烷基酯的硫酸盐或乙酸盐， N- 鲸蜡基吡啶 硫酸盐， N- 月桂基吡啶 硫酸盐， 还有 N- 鲸 蜡基 -N,N,N- 三甲基硫酸铵、 N- 十二烷基 -N,N,N- 三甲基硫酸铵、 N- 辛基 -N,N,N- 三甲基 硫酸铵、 N,N- 二硬脂基 -N,N- 二甲基硫酸铵， 还有偕表面活性剂 N,N'-( 月桂基二甲基 ) 乙 二胺二硫酸盐， 乙氧基化牛油脂肪烷基 -N- 甲基硫酸铵， 以及乙氧基化油基胺 ( 例如来自 BASFAktiengesellschaft 的
AC， 约 12 个氧化乙烯单元 )。在本发明的一个优选实施方案中， 含水分散介质包含至少一种中性保护性胶体， 尤其是一种带有 OH 基团的中性保护性胶体， 任选与一种或多种乳化剂， 优选阴离子或非离 子乳化剂， 尤其是带有硫酸盐或磺酸盐基团的阴离子乳化剂结合。带有 OH 基团的中性保 护性胶体的实例是多糖， 例如水溶性淀粉， 淀粉衍生物和纤维素衍生物， 如甲基纤维素、 羟 丙基纤维素、 羟乙基纤维素、 羟丙基甲基纤维素、 羧甲基纤维素， 还有聚乙烯醇， 包括水解度 优选为至少 40%， 尤其是至少 60% 的部分水解聚乙酸乙烯酯。带有 OH 基团的中性保护性胶 体尤其选自聚乙烯醇， 包括水解度优选为至少 40%， 尤其是至少 60% 的部分水解聚乙酸乙烯 酯。 在本发明的另一优选实施方案中， 含水分散介质包含至少一种阴离子保护性胶 体， 任选与一种或多种非离子保护性胶体和 / 或一种或多种乳化剂， 优选一种或多种非离 子和 / 或一种阴离子乳化剂结合。合适的阴离子保护性胶体是上述阴离子水溶性聚合物， 其聚合物主链具有多个羧基、 磺酸基团或磺酸盐基团和 / 或膦酸基团或膦酸盐基团， 及其 盐， 尤其是其碱金属盐和铵盐。其中尤其优选 ：
- 单乙烯属不饱和 C3-C6 单羧酸如丙烯酸和甲基丙烯酸的均聚物和共聚物， 及其 盐， 尤其是碱金属盐和铵盐 ；
- 单乙烯属不饱和 C3-C6 单羧酸与中性单体的共聚物的盐， 尤其是碱金属盐和铵 盐， 所述中性单体例如为乙烯基芳烃， 如苯乙烯， 单乙烯属不饱和 C3-C6 单羧酸和 / 或 C4-C6 二羧酸的 C1-C10 烷基酯， 实例是丙烯酸甲酯、 甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸乙 酯、 丙烯酸丙酯、 甲基丙烯酸丙酯、 丙烯酸正丁酯、 甲基丙烯酸正丁酯、 丙烯酸叔丁酯、 甲基 丙烯酸叔丁酯、 丙烯酸正己酯、 甲基丙烯酸正己酯， 上述单乙烯属不饱和 C3-C6 单羧酸和 / 或 C4-C6 二羧酸的羟乙基酯和羟丙基酯， 尤其是羟乙基酯， 例如丙烯酸羟乙基酯、 甲基丙烯酸羟 乙基酯、 丙烯酸羟丙基酯和甲基丙烯酸羟丙基酯， 还有脂族羧酸的乙烯基酯， 例如乙酸乙烯 酯和丙酸乙烯酯， 其中上述共聚单体中中性共聚单体的比例基于构成该共聚物的单体总量 通常不超过 80 重量 %， 尤其是 70 重量 %， 还有上述共聚物的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐 ；
- 单乙烯属不饱和磺酸， 例如乙烯基磺酸、 苯乙烯磺酸、 2- 丙烯酰胺基 -2- 甲基丙 烷磺酸、 2- 丙烯酰氧基乙烷磺酸、 2- 丙烯酰氧基丙烷磺酸等的均聚物和共聚物， 还有其与 上述中性单体的共聚物以及上述均聚物和共聚物的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐 ；
- 阴离子改性的淀粉 ；
- 分别具有 0.3-1.5mmol/g 聚酯， 尤其是 0.5-1.0mmol/g 聚酯的芳族键合磺酸基团 和磺酸盐基团的水溶性共聚酯， 及其盐， 尤其是其碱金属盐和铵盐， 其中该水溶性共聚酯优
选由如下组分构成 ：
i) 基于组分 i)、 ii) 和 iii) 的总量为 6-30mol% 的至少一种具有至少一个磺酸盐 基团且优选选自 5- 磺基间苯二甲酸或其盐， 尤其是磺基间苯二甲酸的钠盐的芳族二羧酸， 或其成酯衍生物 ；
ii) 任选一种或多种不具有磺酰基且优选选自对苯二甲酸和间苯二甲酸及其混合 物的芳族二羧酸， 或其成酯衍生物 ；
iii) 任选一种或多种脂族或脂环族二羧酸， 或其成酯衍生物 ；
iv) 基于组分 i)、 ii) 和 iii) 的总量为 95-105mol% 的一种或多种脂族二醇， 例 如乙二醇、 1,2- 丙二醇、 1,3- 丙二醇、 1,2- 丁二醇、 1,4- 丁二醇、 1,5- 戊二醇、 2,4- 二甲 基 -2- 乙基 -1,3- 己二醇、 2,2- 二甲基 -1,3- 丙二醇、 2- 乙基 -2- 丁基 -1,3- 丙二醇、 2- 乙 基 -2- 异丁基 -1,3- 丙二醇、 2,2,4- 三甲基 -1,6- 己二醇， 尤其是乙二醇、 1,3- 丙二醇、 1,4- 丁二醇或 2,2- 二甲基 -1,3- 丙二醇 ( 新戊二醇 )，
其中组分 ii) 和 iii) 的总量基于组分 i)、 ii) 和 iii) 的总量占 70-94mol%， 其中 组分 i)、 ii)、 iii) 和 iv) 通常占该聚酯的所有成酯成分的至少 99 重量 %( 基于该聚酯中所 含组分 )。这类水溶性共聚酯例如由 US 6,521,679 已知， 其公开内容在此整体引入本文作 为参考。 特别优选的阴离子保护性胶体是在聚合物主链中分别具有磺酸基团和磺酸盐基 团的那些， 尤其是上述水溶性共聚酯及其盐。
在本发明的第三个同样优选的实施方案中， 在含水分散介质中包含的表面活性 剂物质包含至少一种包含硫酸化或磷酸化低聚 -C2-C3 氧化烯基团， 尤其是硫酸化或磷酸 化低聚氧化乙烯基团的阴离子乳化剂， 优选呈碱金属盐或铵盐形式。在所述乳化剂中， 低 聚 -C2-C3 氧化烯基团优选具有 2-50 个， 尤其是 4-30 个 C2-C3 氧化烯重复单元 ( 数均 ) 且这 里优选至少 50%， 尤其是所有 C2-C3 氧化烯重复单元衍生于氧化乙烯。其中例如有乙氧基化 链烷醇 ( 乙氧基化程度为 2-50， 尤其是 4-30， 烷基 ： C10-C30， 尤其是 C12-C18) 的硫酸半酯的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐， 乙氧基化烷基酚 ( 乙氧基化程度为 2-50， 烷基 ： C4-C12) 的硫酸半酯 的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐， 乙氧基化链烷醇 ( 乙氧基化程度为 2-50， 尤其是 4-30， 烷基 ： C10-C30， 尤其是 C12-C18) 的磷酸半酯的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐， 乙氧基化烷基酚 ( 乙氧基 化程度为 2-50， 烷基 ： C4-C12) 的磷酸半酯的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐。其中特别优选具有 硫酸化低聚 -C2-C4 氧化烯基团， 具体为硫酸化低聚氧化乙烯基团的那些乳化剂， 优选呈碱 金属盐或铵盐形式。
其中特别优选乙氧基化链烷醇的硫酸半酯的盐， 尤其是碱金属盐和铵盐， 其中这 些具有的乙氧基化程度为 2-50， 尤其是 4-30， 并且其中在链烷醇下的烷基为线性或支化的 且具有 10-30 个， 尤其是 12-18 个碳原子。
在本发明的所述第三个同样优选实施方案中， 包含在含水分散介质中的表面活性 剂物质优选为至少一种具有硫酸化或磷酸化低聚 -C2-C3 氧化烯基团， 尤其是硫酸化或磷 酸化低聚氧化乙烯基团的阴离子乳化剂， 或者为至少一种该类阴离子乳化剂与一种或多种 非离子乳化剂的组合， 或者为至少一种该类阴离子乳化剂与不同于其的阴离子乳化剂的组 合， 任选与一种或多种非离子乳化剂结合，
或者为至少一种该类阴离子乳化剂与一种或多种非离子保护性胶体的组合， 尤其
是与至少一种包含 OH 基团且描述为优选的保护性胶体的组合， 具体为与聚乙烯醇或部分 水解的聚乙酸乙烯酯的组合，
或者为至少一种该类阴离子乳化剂与一种或多种上述阴离子保护性胶体， 尤其是 具有磺酸盐基团或具有膦酸盐基团的那些的组合。
在本发明的所述第三个同样优选的实施方案中， 包含在含水分散介质中的表面活 性剂物质特别优选为至少一种具有硫酸化或磷酸化低聚 -C2-C3 氧化烯基团， 尤其是硫酸化 或磷酸化低聚氧化乙烯基团的阴离子乳化剂与一种或多种非离子保护性胶体的组合， 尤其 是与至少一种包含 OH 基团且描述为优选的保护性胶体的组合， 具体为与聚乙烯醇或部分 水解的聚乙酸乙烯酯的组合。
该含水分散介质通常包含浓度基于该含水分散介质为 0.5-20 重量 %， 常常为 1-15 重量 %， 尤其是 1-10 重量 % 的表面活性剂物质。
该含水分散介质除了水和至少一种表面活性剂物质外还可以包含少量其他成分， 实例是消泡剂。不同于水和表面活性剂物质的成分的比例通常不超过含水分散介质的 5 重 量 %， 尤其是 1 重量 %。优选该含水分散介质不含或者不含显著量的挥发性有机溶剂。挥发 性有机溶剂的含量尤其小于 1 重量 %， 特别是小于 5000ppm， 具体小于 1000ppm。 挥发性有机 溶剂是在大气压力下沸点低于 250℃的有机溶剂。
本发明方法原则上可以用于任何在聚合物主链中具有多个酯基的聚合物。 已经证 明对于当使用现有技术的方法时不能转化成水分散体或者仅能通过使用降低聚合物粘度 的有机溶剂或添加剂转化成水分散体的聚合物特别成功。
这些聚合物首先由高零剪切粘度 η0 定义， 其在 180℃下通常为至少 60Pa·s， 常 常为至少 80Pa·s， 尤其是至少 100Pa·s， 例如 60-20000Pa·s， 尤其是 80-15000Pa·s， 具 体为 100-10000Pa·s， 并且由酸值定义 ： 小于 5mgKOH/g 聚合物， 尤其至多为 3mg KOH/g 聚 合物， 具体为至多 1mg KOH/g 聚合物。这里所述酸值为根据 DIN EN 12634 的酸值。
此外， 本发明聚合物自然基本不具有使该聚合物呈水溶性的官能基团。因此， 该聚合物中的磺酸基团数目通常小于 0.2mmol/g， 常常小于 0.1mmol/g 聚合物， 尤其小于 0.05mmol/g 聚合物， 或小于 0.01mmol/g 聚合物。在本发明的一个优选实施方案中， 该聚合 物具有 0.01-0.2mmol/g， 尤其是 0.05-1.5mmol/g 的磺酸基团。在本发明的另一实施方案 中， 该聚合物具有小于 0.05mmol/g， 尤其是小于 0.01mmol/g 的磺酸基团。
在 180℃下的零剪切粘度 η0—在下文也缩写为 η0(180℃ )—是在剪切速率为 0 且温度为 180℃下该聚合物的动态粘度的极限值。该值可以根据 DIN 53019-2 通过将经由 在 180℃和各种剪切速率下的动态粘度测量得到的粘度曲线外推至剪且速率为 0 而由该粘 度曲线确定。 例如， 这类粘度曲线可以借助在 0.01-500s-1 的剪切速率下使用低振幅振荡剪 切的动态粘度测量确定。
酸值可以以本身已知的方式经由用稀乙醇 KOH 溶液 ( 例如 0.1N) 滴定该聚合物在 合适溶剂如四氢呋喃、 吡啶或甲苯中的溶液而测定。
本发明方法中所用聚合物的数均分子量 MN 通常为 5000-1000000 道尔顿， 尤其 是 8000-800000 道尔顿， 具体为 10000-500000 道尔顿。该聚合物的重均分子量 MW 通常为 20000-5000000 道尔顿， 常常为 30000-4000000 道尔顿， 尤其是 40000-2500000 道尔顿。多 分散指数 MW/MN 通常为至少 2， 常常为 3-20， 尤其是 5-15。分子量和多分散指数例如可以经由凝胶渗透色谱法 (GPC) 根据 DIN 55672-1 测定。
聚 合 物 的 特 性 粘 度 — 为 分 子 量 的 间 接 度 量 — 通 常 为 50-500ml/g， 常常为 80-300ml/g， 尤其是 100-250ml/g( 根据 EN ISO 1628-1 在 25℃下对该聚合物的浓度为 0.5 重量 % 邻二氯苯 / 苯酚 (1:1w/w) 溶液测定 )。
在聚合物主链中具有多个酯基和 / 或碳酸酯基团的聚合物实例是聚酯、 聚酯酰 胺、 聚醚酯、 聚碳酸酯和聚酯碳酸酯。本发明方法中所用聚合物优选选自聚酯、 聚酯酰胺和 聚醚酯， 及其混合物。该聚合物尤其为聚酯， 各种聚酯的混合物， 或至少一种聚酯与选自聚 酯酰胺和聚醚酯的聚合物的混合物。
本发明方法中所用聚合物可以是无定形的或半结晶的。
在本发明的一个实施方案中， 该聚合物为支化聚合物， 其中支化度优选不超过 1mol/kg， 尤其是 0.5mol/kg， 具体为 0.3mol/kg 的值。支化度为缩合进该分子中的具有不 止两个， 例如 2、 3、 4、 5 或 6 个适合缩合反应的官能基团的单体单元数目， 其中这些官能基 团与羧酸基团或羟基反应形成键， 实例是羧酸盐、 OH、 异氰酸酯 (NCO) 或 NH2 基团 ( 或其成 酯或成酰胺衍生物 )。该聚合物在所述实施方案中的支化度通常为 0.0005-1mol/kg， 优选 0.001-0.5mol/kg， 尤其是 0.005-0.3mol/kg。惊人的是这类聚合物比零剪切粘度本身相同 的未支化的那些具有更好的分散特性。
在本发明的另一实施方案中， 该聚合物基本未支化， 即支化度值通常 <0.005mol/ kg， 尤其 <0.001mol/kg， 具体 <0.0005mol/kg。
该聚合物尤其选自脂族聚酯、 脂族共聚酯、 脂族 - 芳族共聚酯以及这些的混合物。
脂族聚酯为仅由脂族单体构成的聚酯。脂族共聚酯为仅由至少两种， 尤其是至少 三种脂族单体构成的聚酯， 其中酸组分和 / 或醇组分优选包含至少两种相互不同的单体。 脂族 - 芳族共聚酯是由脂族单体以及芳族单体构成的聚酯并且这里优选酸组分包含至少 一种脂族酸和至少一种芳族酸。
脂族聚酯和共聚酯尤其为聚交酯、 聚己内酯、 由聚交酯与聚 -C2-C4 亚烷基二醇制 成的嵌段共聚物， 由聚己内酯与聚 -C2-C4 亚烷基二醇制成的嵌段共聚物， 还有如下所定义 的由至少一种脂族或脂环族二羧酸或其成酯衍生物和至少一种脂族或脂环族二醇组分以 及任选其他组分构成的共聚酯。
术语 “聚 交 酯”表 示 乳 酸 的 缩 聚 物。 合 适 的 聚 交 酯 描 述 于 WO 97/41836， WO 96/18591， WO 94/05484， US 5,310,865， US 5,428,126， US 5,440,008， US 5,142,023， US 5,247,058， US 5,247,059， US 5,484,881， WO 98/09613， US 4,045,418， US 4,057,537 以 及 Adv.Mater.2000， 12， 1841-1846 中。这些产品是基于丙交酯 (A) 的聚合物， 该内酯经由 开环聚合转化成聚乳酸聚合物 (B) ：
式 (B) 中的聚合度 n 为 1000-4000， 优选 1500-3500， 特别优选 1500-2000( 数均 )。 这些产品的平均摩尔质量 ( 数均 ) 按照聚合度为 71000-284000g/mol。合适的聚交酯例 如可以由 Cargill Dow LLC( 例如 PLA Polymer 404ID， PLA Polymer 4040D， PLA Polymer
4031D， PLAPolymer 2000D 或 PLA Polymer 1100) 或由 Mitsui Chemicals(Lactea) 得到。 其他合适的材料是聚交酯与聚 -C2-C4 亚烷基二醇， 尤其是与聚乙二醇的二嵌段和三嵌段共 聚物。这些嵌段共聚物例如由 Aldrich 销售 ( 例如产品号 659649)。这些为具有聚交酯嵌 段和聚 -C2-C4 氧化烯嵌段的聚合物。 这些嵌段共聚物例如可以在聚 -C2-C4 亚烷基二醇存在 下经由乳酸的缩合或经由丙交酯 (A) 的开环聚合而得到。
其他适合本发明的聚合物是聚己内酯。 本领域熟练技术人员将这些理解为由下面 所示式 D 描述的聚合物， 其中 n 为该聚合物中的重复单元数， 即聚合度。
式 (D) 中的聚合度 n 为 100-1000， 优选 500-1000( 数均 )。这些产品的数均摩尔 质量按照聚合度为 10000-100000g/mol。特别优选的式 (D) 的聚合物 50000g/mol(CAPA 6500)， 80000g/mol(CAPA 6800) 和 100000g/mol(CAPAFB 100) 的平均摩尔质量 ( 数均 )。 聚己内酯通常经由 ε- 己内酯 ( 化合物 C) 在催化剂存在下的开环聚合而生产。聚己内酯 可以由 Solvay 以 CAPA 聚合物市购， 例如 CAPA 6100， 6250， 6500 或 CAPA FB 100。其他合 适的聚合物是聚己内酯与聚 -C2-C4 亚烷基二醇， 尤其是与聚乙二醇 (= 聚氧乙烯 ) 的二嵌段
和三嵌段共聚物， 即具有至少一个式 D 的聚己内酯嵌段和至少一个聚亚烷基二醇嵌段的聚 合物。这些聚合物例如可以经由己内酯在聚亚烷基二醇存在下的聚合而生产， 例如类似于 Macromolecules 2003， 36， 第 8825-8829 页中所述方法。
适合本发明的特定聚合物是共聚酯， 其中这些由至少一种脂族或脂环族二羧酸或 其成酯衍生物和至少一种脂族或脂环族二醇组分以及还有任选其他组分构成。
在本发明中待分散的聚合物尤其为基本由如下组分构成的脂族或脂族 - 芳族共 聚酯 ：
a) 至少一种二羧酸组分 A， 其由如下化合物组成 ：
a1) 至少一种脂族或脂环族二羧酸或其成酯衍生物， 或其混合物， 和
a2) 任选一种或多种芳族二羧酸或其成酯衍生物， 或其混合物 ；
b) 至少一种二醇组分 B， 其选自脂族和脂环族二醇及其混合物 ；
c) 任选一种或多种与羧酸基团或羟基反应形成键的其他二官能化合物 C ； 以及
d) 任选一种或多种具有至少 3 个与羧酸基团或羟基反应形成键的官能团的化合 物D；
其中化合物 a1)、 a2)、 B)、 C) 和 D) 不具有磺酸基团，
或者 a1)、 a2)、 B)、 C) 和 D) 组的化合物基于组分 A 的化合物总量包含至多 3mol%， 例如 0.1-3mol% 或 0.1-2mol% 或 0.2-1.5mol% 的具有一个或多个磺酸基团的化合物，
其中组分 A 与组分 B 的摩尔比为 0.4:1-1:1， 尤其是 0.6:1-0.99:1 以及组分 A 和 B 分别占所述聚酯的全部成酯成分和所述聚酯总重量的至少 80 重量 %， 尤其是至少 90 重 量 %， 具体为至少 96 重量 %。
这里和下文中， 除非另有指明， 涉及成酯成分的重量 % 数据基于组分 A、 B、 C和D 的呈缩合进该分子中的成分并且因此基于该聚酯的总质量， 而不是基于用于生产该聚酯的量。 所述共聚酯中的酸组分 A 包含 ：
a1)30-100mol%， 尤其是 35-90mol%， 或 40-90mol% 的至少一种脂族或至少一种脂 环族二羧酸， 或其成酯衍生物， 或其混合物，
a2)0-70mol%， 尤其是 10-65mol%， 或 10-60mol% 的至少一种芳族二羧酸， 或其成酯 衍生物， 或其混合物，
其中组分 a1) 和 a2) 的摩尔百分数总和为 100%。
在本发明的一个具体实施方案中， 酸组分 A 包含 ：
a1)35-90mol%， 或 40-90mol%， 具体为 60-90mol% 的至少一种脂族或至少一种脂环 族二羧酸， 或其成酯衍生物， 或其混合物，
a2)10-65mol%， 或 10-60mol%， 具体为 10-40mol% 的至少一种芳族二羧酸， 或其成 酯衍生物， 或其混合物，
其中组分 a1) 和 a2) 的摩尔百分数总和为 100%。
酸组分 A 还可以包含少量缩合进该分子中的磺化羧酸， 尤其是磺化芳族二羧酸， 例如磺基间苯二甲酸， 或其盐， 其中磺化羧酸的比例基于组分 A 的化合物总量通常不超过 3mol%， 例如为 0.1-3mol%， 或 0.1-2mol%， 或 0.2-1.5mol%。在本发明的一个实施方案中， 磺 化羧酸的量基于组分 A 小于 1mol%， 尤其小于 0.5mol%。
在 本 发 明 的 一 个 优 选 实 施 方 案 中， 这 类 共 聚 酯 具 有 0.01-0.2mmol/g， 尤其 是 0.05-1.5mmol/g 的 磺 酸 基 团。 在 本 发 明 的 另 一 实 施 方 案 中， 这类共聚酯具有小于 0.05mmol/g， 尤其小于 0.01mmol/g 的磺酸基团。
在本发明中合适的脂族二羧酸 a1) 通常具有 2-10 个碳原子， 优选 4-8 个碳原子， 尤其是 6 个碳原子。它们可以为线性或支化酸。可以用于本发明目的的脂环族二羧酸通 常是具有 7-10 个碳原子的那些， 尤其是具有 8 个碳原子的那些。然而， 原则上还可以使用 具有更大碳原子数， 例如高达 30 个碳原子的二羧酸。可以提到的实例是丙二酸、 琥珀酸、 戊 二酸、 2- 甲基戊二酸、 3- 甲基戊二酸、 己二酸、 庚二酸、 壬二酸、 癸二酸、 富马酸、 2,2- 二甲基 戊二酸、 辛二酸、 1,3- 环戊烷二甲酸、 1,4- 环己烷二甲酸、 1,3- 环己烷二甲酸、 二甘醇酸、 衣 康酸、 马来酸和 2,5- 降冰片烷二甲酸。同样可以使用且可以提到的上述脂族或脂环族二羧 酸的成酯衍生物尤其是二 -C1-C6 烷基酯， 例如二甲基、 二乙基、 二正丙基、 二异丙基、 二正丁 基、 二异丁基、 二叔丁基、 二正戊基、 二异戊基或二正己基酯。同样可以使用二羧酸的酸酐。 优选的二羧酸是琥珀酸、 己二酸、 癸二酸、 壬二酸和巴西基酸， 还有相应的其成酯衍生物， 或 其混合物。特别优选己二酸、 癸二酸或琥珀酸， 以及相应的其成酯衍生物， 或其混合物。
可以提到的芳族二羧酸 a2 通常为具有 8-12 个碳原子的那些， 优选具有 8 个碳原 子的那些。 可以提到的实例是对苯二甲酸、 间苯二甲酸、 2,6- 萘二甲酸和 1,5- 萘二甲酸， 还 有其成酯衍生物。 在这里特别可以提到二 -C1-C6 烷基酯， 例如二甲基、 二乙基、 二正丙基、 二 异丙基、 二正丁基、 二异丁基、 二叔丁基、 二正戊基、 二异戊基或二正己基酯。二羧酸 a2 的酸 酐同样是合适的成酯衍生物。然而， 原则上还可以使用具有更大碳原子数， 例如至多 20 个 碳原子的芳族二羧酸 a2。该芳族二羧酸或其成酯衍生物 a2 可以单独使用或者以其中两种 或更多种的混合物形式使用。特别优选使用对苯二甲酸或其成酯衍生物， 例如对苯二甲酸 二甲酯。
在芳族二羧酸及其成酯衍生物中尤其使用不具有磺酸基团的那些。 这里和下文中 将这些称为芳族二羧酸 a2.1。 芳族磺酸还有磺化芳族二羧酸及其成酯衍生物 ( 芳族二羧酸 a.2.2)。这些通常衍生于上述族二羧酸并带有一个或两个磺酸基团。可以提到的实例是磺 基间苯二甲酸或其盐， 例如钠盐 (Nasip)。磺化羧酸的量基于组分 A 通常不超过 3mol%， 例 如基于组分 A 的化合物总量为 0.1-3mol% 或 0.1-2mol% 或 0.2-1.5mol%。在本发明的一个 实施方案中， 磺化羧酸的量基于组分 A 小于 1mol%， 尤其小于 0.5mol%。
二醇 B 通常选自具有 2-12 个碳原子， 优选 4-8 个碳原子， 或者尤其是 6 个碳原子 的支化或线性链烷二醇， 或具有 5-10 个碳原子的环烷二醇。
合适链烷二醇的实例是乙二醇、 1,2- 丙二醇、 1,3- 丙二醇、 1,2- 丁二醇、 1,4- 丁 二醇、 1,5- 戊二醇、 2,4- 二甲基 -2- 乙基 -1,3- 己二醇、 2,2- 二甲基 -1,3- 丙二醇、 2- 乙 基 -2- 丁基 -1,3- 丙二醇、 2- 乙基 -2- 异丁基 -1,3- 丙二醇、 2,2,4- 三甲基 -1,6- 己二 醇， 尤其是乙二醇、 1,3- 丙二醇、 1,4- 丁二醇或 2,2- 二甲基 -1,3- 丙二醇 ( 新戊二醇 ) ； 环戊二醇、 1,4- 环己二醇、 1,2- 环己烷二甲醇、 1,3- 环己烷二甲醇、 1,4- 环己烷二甲醇或 2,2,4,4- 四甲基 -1,3- 环丁二醇。还可以使用各种链烷二醇的混合物。所述共聚酯中的二 醇组分 B 优选选自 C2-C12 链烷二醇及其混合物。优选 1,3- 丙二醇， 尤其是 1,4- 丁二醇。
取决于是否需要过量的 OH 端基， 可以使用过量的组分 B。 在一个优选实施方案中， 所用组分的摩尔比 A:B 可以为 0.4:1-1.1:1， 优选 0.6:1-1.05:1， 尤其是 0.7:1-1.02:1。 掺入该聚合物中的组分 A 与掺入该聚合物中的组分 B 的摩尔比优选为 0.8:1-1.01:1， 优选 0.9:1-1:1， 尤其是 0.99:1-1:1。
聚酯不仅可以包含缩合进该分子中的组分 A 和 B， 而且可以包含其他双官能组分 C。所述双官能化合物具有两个与羧酸基团或优选羟基反应形成键的官能基团。与 OH 基团 游离或酯化形式的羧 反应的官能基团实例尤其是异氰酸酯基团、 环氧基团、 唑啉基团、 基以及酰胺基团。与羧基反应的特殊官能基团是羟基和伯氨基。这些材料尤其为已知为双 官能扩链剂的那些， 尤其是 c3)-c7) 组化合物。在组分 C 中使用 ： c1) 式 I 的二羟基化合物 ：
HO-[(A)-O]m-H (I)
其中 A 为 C2-C4 亚烷基单元， 如 1,2- 亚乙基、 1,2- 亚丙基、 1,3- 亚丙基或 1,4- 亚 丁基， 并且 m 为 2-250 的整数 ；
c2) 式 IIa 或 IIb 的羟基羧酸 ：
其中 p 为 1-1500 的整数， r 为 1-4 的整数且 G 为选自亚苯基、 其中 q 为 1-5 的整 数的 -(CH2)q-、 其中 R 为甲基或乙基的 -C(R)H- 和 -C(R)HCH2 的基团 ；
c3) 氨基 -C2-C12 链烷醇、 氨基 -C5-C10 环链烷醇， 或其混合物 ；
c4) 二氨基 -C1-C8 链烷烃 ；
18c5) 通式 III 的 2,2'- 二唑啉 ：CN 102811802 A说明书15/28 页其中 R1 为单键、 其中 z=2、 3 或 4 的 (CH2)z- 亚烷基或亚苯基 ；
c6) 例如选自如下的氨基羧酸 ： 天然氨基酸， 摩尔质量至多为 18000g/mol 的聚酰 胺， 其可以通过具有 4-6 个碳原子的二羧酸和具有 4-10 个碳原子的二胺缩聚而得到， 式 IVa 和 IVb 化合物 ：
其中 s 为 1-1500 的整数， t 为 1-4 的整数且 T 为选自亚苯基、 其中 u 为 1-12 的整 2 2 2 数的 -(CH2)u-、 其中 R 为甲基或乙基的 -C(R )H- 和 -C(R )HCH2 的基团 ；
以及具有重复单元 V 的聚唑啉 ：其中 R3 为氢、 C1-C6 烷基、 C5-C8 环烷基、 未取代的苯基或被 C1-C4 烷基至多取代 3 次 的苯基， 或为四氢呋喃基 ； 以及
c7) 二异氰酸酯。
组分 c1 的实例是二甘醇、 三甘醇、 聚乙二醇、 聚丙二醇和聚四氢呋喃 ( 聚 THF)， 特别优选二甘醇、 三甘醇和聚乙二醇， 并且在这里还可以使用其混合物， 或者具有不同亚烷 基单元的 A( 见式 I) 的化合物， 例如包含亚丙基单元 (A=1,2- 或 1,3- 亚丙基 ) 的聚乙二 醇。 后者例如可以通过本身已知的方法经由首先聚合氧化乙烯， 然后聚合氧化丙烯而得到。 特别优选基于具有各种变量 A 的聚亚烷基二醇的共聚物， 其中由氧化乙烯 (A=1,2- 亚乙 基 ) 形成的单元占主导。聚乙二醇的摩尔质量 ( 数均 Mn) 通常选择为 250-8000g/mol， 优选 600-3000g/mol。
在一个实施方案中， 例如可以使用基于 B 和 c1 的摩尔量为 80-99.8mol%， 优选 90-99.5mol% 的二醇 B 和 0.2-20mol%， 优选 0.5-10mol% 的二羟基化合物 c1 来生产共聚酯。
优选的组分 c2 的实例是乙醇酸， D-、 L- 或 D,L- 乳酸， 6- 羟基己酸， 其环状衍生
物， 例如乙交酯 (1,4- 二 交酯 ( 例如可以以 合物 ( 后者可以作为烷 -2,5- 二酮 )， D- 或 L- 丙交酯 (3,6- 二甲基 -1,4- 二 (Cargill) 形式得到 )， 或 3- 聚羟基丁酸和聚羟基戊酸的混 由 Zeneca 得到 )。特别优选将其低分子量环状衍生物用于烷 -2,5- 二酮 )， 对羟基苯甲酸， 还有其低聚物和聚合物， 如 3- 聚羟基丁酸、 聚羟基戊酸、 聚生产共聚酯。可以使用的羟基羧酸或其低聚物和 / 或聚合物的量的实例基于 A 和 B 的量为 0.01-20 重量 %， 优选 0.1-10 重量 %。优选的组分 c3 是氨基 -C2-C6 链烷醇， 如 2- 氨基乙醇、 3- 氨基丙醇、 4- 氨基丁醇、 5- 氨基戊醇、 6- 氨基己醇， 还有氨基 -C5-C6 环烷醇， 如氨基环戊醇和氨基环己醇， 或其混合 物。
优选的组分 c4) 是二氨基 -C4-C6 链烷烃， 如 1,4- 二氨基丁烷、 1,5- 二氨基戊烷和 1,6- 二氨基己烷。
在一个优选实施方案中， 用于生产共聚酯的量是基于 B 的摩尔量为 0.5-20mol%， 优选 0.5-10mol% 的 c3 和基于 B 的摩尔量为 0-15mol%， 优选 0-10mol% 的 c4。
组分 c5) 的优选二唑啉 III 是其中 R1 为单键、 其中 z=2、 3 或 4 的 (CH2)z- 亚烷 唑啉 )、 二 (2唑啉基 ) 甲烷、 1,2- 二 (2唑啉基 ) 丁烷， 1,4- 二 (2唑啉基 ) 苯。通式 III 的二 唑啉基 ) 乙 唑啉基 ) 唑啉通常基如亚甲基、 1,2- 亚乙基、 1,3- 亚丙基、 1,2- 亚丙基或亚苯基的那些。 可以提到的特别优选 二 唑啉是 2,2'- 二 (2烷、 1,3- 二 (2苯、 1,2- 二 (2唑啉基 ) 丙烷或 1,4- 二 (2唑啉基 ) 苯或 1,3- 二 (2-可以经由 Angew.Chem.Int.Edit.， 第 11 卷 (1972)， 第 287-288 页的方法得到。
可 以 用 于 生 产 聚 酯 的 量 的 实 例 是 80-98mol%B，至 多 20mol%c3，例 如 0.5-20mol%c3， 至多 20mol%， 例如 0.5-20mol%c4， 至多 20mol%， 例如 0.5-20mol%c5， 在每种 情况下基于组分 B、 c3、 c4 和 c5 的总摩尔量。在另一优选实施方案中， 基于 A 和 B 的总重量 可以使用 0.1-5 重量 %， 优选 0.2-4 重量 % 的 c5。
所用组分 c6 可以包括天然氨基羧酸。其中有缬氨酸、 亮氨酸、 异亮氨酸、 苏氨酸、 蛋氨酸、 苯丙氨酸、 色氨酸、 赖氨酸、 丙氨酸、 精氨酸、 天冬酰胺酸、 半胱氨酸、 谷氨酸、 甘氨 酸、 组氨酸、 脯氨酸、 丝氨酸、 酪氨酸、 天冬酰胺和谷氨酰胺。
通式 IVa 和 IVb 的优选氨基羧酸是其中 s 为 1-1000 的整数， t 为 1-4 的整数， 优 选 1 或 2 且 T 选自亚苯基和其中 u 为 1、 5 或 12 的 -(CH2)u- 的那些。
此外， c6 还可以为通式 V 的聚 唑啉的混合物。唑啉。然而， 组分 c6 也可以为各种氨基羧酸和 /或聚
在一个优选实施方案中， 可以使用的 c6 的量基于组分 A 和 B 的总量为 0.01-20 重 量 %， 优选 0.1-10 重量 %。
所用组分 c7 包括芳族或脂族二异氰酸酯。然而， 还可以使用具有更高官能度的异 氰酸酯。芳族二异氰酸酯的实例是甲苯 -2,4- 二异氰酸酯、 甲苯 -2,6- 二异氰酸酯、 二苯基 甲烷 -2,2'- 二异氰酸酯、 二苯基甲烷 -2,4'- 二异氰酸酯、 二苯基甲烷 -4,4'- 二异氰酸酯、 萘 -1,5- 二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯。脂族二异氰酸酯的实例尤其是具有 2-20 个碳原子， 优选 3-12 个碳原子的线性或支化亚烷基二异氰酸酯或亚环烷基二异氰酸酯， 例 如六亚甲基 -1,6- 二异氰酸酯、 异佛尔酮二异氰酸酯或亚甲基二 (4- 异氰酸酯基环己烷 )。 可以使用的其他组分 c7 是三 (4- 异氰酸酯基苯基 ) 甲烷， 还有氰脲酸酯、 二氮杂环丁二酮 (uretdione) 和上述二异氰酸酯的缩二脲。
需 要 的 话， 组 分 c7 的 通 常 用 量 基 于 A 和 B 的 总 摩 尔 量 为 0.01-5mol%， 优选 0.05-4mol%， 特别优选 0.1-4mol%。
可以任选用于生产聚酯的其他组分是包含至少 3 个与羧酸基团或羟基反应形成 键的基团 / 官能团的化合物 D。与 OH 基团反应的官能基团的具体实例是异氰酸酯基团、 环氧基团、 唑啉基团、 游离或酯化形式的羧基以及酰胺基团。与羧基反应的特殊官能基团 是羟基和伯氨基。这类化合物也称为交联剂。通过使用化合物 D， 可以构建为假塑性的可 生物降解共聚酯。熔体的流变性得到改善 ； 可生物降解共聚酯更易加工， 例如更易通过熔 体固化方法拉伸而得到箔。化合物 D 具有剪切稀化效果， 即粘度在负荷下降低。化合物 D 优选包含 3-10 个， 例如 3、 4、 5 或 6 个能够形成酯键的官能基团。特别优选的化合物 D 在 分子中具有 3-6 个该类官能基团， 尤其是 3-6 个羟基和 / 或羧基。可以提到的实例是多羧 酸和羟基羧酸， 例如酒石酸、 柠檬酸、 苹果酸 ； 1,3,5- 苯三酸 ； 1,2,4- 苯三酸， 1,2,4- 苯三 酸酐 ； 1,2,4,5- 苯四酸， 1,2,4,5- 苯四酸二酐， 以及羟基间苯二甲酸， 还有多元醇， 如三羟 甲基丙烷和三羟甲基乙烷 ； 季戊四醇， 聚醚三醇和甘油。优选的化合物 D 为多元醇， 优选 B、 C和 三羟甲基丙烷、 季戊四醇以及尤其是甘油。在需要时， 化合物 D 的用量基于组分 A、 D 的总量或者基于聚酯的总重量通常为 0.0005-1mol/kg， 优选 0.001-0.5mol/kg， 尤其是 0.005-0.3mol/kg。在需要时， 化合物 D 的用量基于组分 A、 B、 C 和 D 的总量或基于聚酯的 总重量优选为 0.01-5 重量 %， 尤其是 0.05-3 重量 %， 尤其是 0.1-2 重量 %， 具体为 0.2-2 重 量 %。
通常可行的是在缩聚反应中在较早时期加入交联 ( 至少三官能 ) 化合物 D。 除了上述组分 A、 B 以及任选的 C 和任选的 D 外， 在本发明中优选的共聚酯的生产 还可以使用二 - 或多官能环氧化物 ( 组分 E)。特别合适的二 - 或多官能环氧化物是含有环 氧基且基于苯乙烯、 丙烯酸酯和 / 或甲基丙烯酸酯的共聚物。带有环氧基团的重复单元优 选为 ( 甲基 ) 丙烯酸缩水甘油酯。已经证明成功的共聚物是基于该共聚物具有大于 20 重 量 %， 特别优选大于 30 重量 %， 尤其优选大于 50 重量 % 的甲基丙烯酸缩水甘油酯的那些。 在 所述聚合物中的环氧当量 (EEW) 优选为 150-3000g/ 当量， 特别优选 200-500g/ 当量。该聚 合物的平均分子量 ( 重均 )MW 优选为 2000-25000， 尤其是 3000-8000。 该聚合物的平均分子 量 ( 数均 )Mn 优选为 400-6000， 尤其是 1000-4000。多分散性 (Q) 通常为 1.5-5。上述类型
的含有环氧基的共聚物例如由 BASF Resins B.V. 以商标ADR 销售。ADR 4368 特别适合作为组分 E。组分 E 通常用作扩链剂。就其量而言， 上面对组分 E 以及 尤其对组分 c2)、 c3)、 c4)、 c5) 和 c6) 所给信息适用。
在特别优选的共聚酯中， 酸组分 A 尤其包含 ：
a1)60-90mol%， 或 60-80mol%， 尤其是 65-80mol%， 具体为 66-75mol% 的至少一种脂 族或至少一种脂环族二羧酸， 或其成酯衍生物， 或其混合物， a2)10-40mol%， 或 20-40mol%， 尤其是 20-35mol%， 具体为 25-34mol% 的至少一种芳 族二羧酸， 或其成酯衍生物， 或其混合物， 其中该芳族二羧酸优选为对苯二甲酸， 以及
其中组分 a1) 和 a2) 的摩尔百分数总共为 100%。尽管特别优选的这类共聚酯在 180℃下具有较高零剪切粘度， 但它们的特征在于较好的分散性。
在特别优选的共聚酯中， 特别优选其中形成聚酯的成分基于聚酯的总重量包含 0.1-2 重量 %， 常常为 0.2-2 重量 %， 尤其是 0.3-1.8 重量 %， 具体为 0.4-1.5 重量 % 的一种 或多种具有至少 3 个适合形成酯基的官能团的化合物 D 的那些。就优选化合物 D 而言， 上 面所给信息适用。
在特别优选的共聚酯中， 特别优选其中二醇组分 B 的比例基于组分 a1) 和 a2) 的 总量为 98-102mol% 的那些。就优选二醇而言， 上面所给信息适用。
在特别优选的共聚酯中， 特别优选其中形成聚酯的成分基于聚酯的总重量包含不 超过 2 重量 % 的一种或多种与羧酸基团或羟基反应形成键的其他双官能化合物 C 的那些。 就优选化合物 C 而言， 上面所给信息适用。
在特别优选的共聚酯中， 优选组分 a1)、 a2) 和 b) 占该特别优选共聚酯的 96-99.8 重量 %。
共聚酯在一定程度上例如由 EP-A 488617、 WO 96/15173 和 WO 04/67632 已知， 或 者可以由本身已知的方法生产。特别优选通过 EP 申请号 08154541.0 中所述的连续方法生 产共聚酯。
在一个第一实施方案中， 所述共聚酯在两步反应级联中合成。该通用方法通过使 二羧酸或其衍生物 A 与组分 B 和任选的 D 一起在酯化催化剂存在下 ( 或若羧酸 A 以其酯形 式使用， 在酯交换催化剂存在下 ) 反应得到预聚酯而开始。所述预聚酯的特性粘度 (IV) 通 常为 50-100mL/g， 优选 60-90ml/g。所用催化剂通常包括锌催化剂， 铝催化剂， 以及尤其是 钛催化剂。钛催化剂如原钛酸四异丙酯和尤其是原钛酸四丁酯 (TBOT) 相对于文献中常用 的锡催化剂、 锑催化剂、 钴催化剂和铅催化剂—一个实例是二辛酸锡—的优点是若任何残 留量的催化剂或催化剂下游产物保留在产物中， 则它们的毒性较低。这对于可生物降解聚 酯是特别重要的因素， 因为它们直接送入环境中， 例如以堆肥袋或地膜形式。 本发明的聚酯 任选由 WO 96/15173 和 EP-A 488617 中所述方法扩链。例如在扩链反应中使该预聚酯与扩 链剂 C) 反应， 例如与二异氰酸酯反应， 或者与含环氧基的聚甲基丙烯酸酯反应， 得到 IV 为 60-450ml/g， 优选 80-250ml/g 的聚酯。
在另一方法中， 组分 A 首先在过量组分 B 和任选的 D 下与催化剂一起缩合。然后 使所得预聚酯的熔体通常在 200-250℃的内部温度下缩合， 同时通过蒸馏除去释放的二醇， 直到达到所需粘度， 其中特性粘度 (IV) 为 60-450ml/g， 优选 80-250ml/g。所述缩合反应通 常在减压下在 3-6 小时内进行。然后任选进行与组分 D 的扩链剂的反应。
特别优选通过欧洲申请 08154541.0 中所述连续方法生产共聚酯。此时例如在不 加入任何催化剂下将由组分 A 和 B 以及任选其他共聚单体制成的混合物混合而得到糊， 或 者在不加入任何催化剂下将组分 A 和组分 B 的液体酯以及任选其他共聚单体供入反应器 中， 以及
1. 在第一步中将所述混合物与全部量的或部分催化剂一起连续酯化或者酯交 换；
2. 在第二步中， 任选使用剩余量的催化剂， 优选在塔式反应器中将在 1.) 中得到 的酯交换或酯化产物连续缩聚， 其中产物料流借助降膜级联并流输送并且反应蒸气就地从 反应混合物中除去 - 直到根据 DIN 53728 的特性粘度达到 20-60ml/g ；
3. 在第三步中将可以由 2.) 得到的产物连续缩聚 - 优选在笼形反应器中 - 直到根 据 DIN 53728 的特性粘度达到 70-130ml/g， 以及任选地
4. 在第四步中使可以由 3.) 得到的产物在挤出机、 List 反应器或静态混合机中以 与扩链剂的加聚反应连续反应， 直到根据 DIN 53728 的特性粘度达到 80-250ml/g。
上述特性粘度范围仅作为优选工艺方案的指导， 而不用来限制本申请的主题。
本发明的共聚酯不仅可以通过上述连续方法生产， 而且可以以分批方法生产。为 此， 将组分 A、 B 和任选的 D 以任何所需进料顺序混合并缩合而得到预聚酯。具有所需特性粘度的聚酯可以任选借助组分 D 得到。
优选共聚酯的数均分子量 MN 通常为 5000-1000000 道尔顿， 尤其是 8000-800000 道尔顿， 具体为 10000-500000 道尔顿。在本发明中优选的共聚酯的重均分子量 MW 通常为 20000-5000000 道尔顿， 常常为 30000-4000000 道尔顿， 尤其是 40000-2500000 道尔顿。多 分散指数 MW/MN 通常为至少 2， 常常为 3-25， 尤其是 5-20。共聚酯优选为半结晶的且优选具 有 80-170℃， 尤其是 90-150℃的熔点或熔程。共聚酯的特性粘度通常为 50-500ml/g， 常常 为 80-300ml/g， 尤其是 100-250ml/g( 根据 EN ISO 1628-1 在 25℃下对该聚合物的浓度为 0.5 重量 % 的邻二氯苯 / 苯酚 (1:1w/w) 溶液测定 )。优选共聚酯的特征首先在于高熔体 粘度 η0， 其在 180 ℃下通常为至少 60Pa·s， 常常为至少 80Pa·s， 尤其是至少 100Pa·s， 例如 60-20000Pa·s， 尤其是 80-15000Pa·s， 具体为 100-10000Pa·s， 以及低酸值， 其小于 5mgKOH/g 聚合物， 尤其是至多 3mg KOH/g 聚合物， 具体为至多 1mg KOH/g 聚合物。
此外， 共聚酯自然基本没有使该聚合物呈水溶性的官能基团。 因此， 共聚酯中的磺 酸基团数通常小于 0.1mmol/g 聚合物， 尤其小于 0.05mmol/g 聚合物， 或小于 0.01mmol/g 聚 合物。
在本发明的一个具体实施方案中， 待分散的聚合物涉及半芳族共聚酯， 下文也称 为共聚酯 Csp， 并且其特征在于下列组成 ： a1) 基 于 组 分 a1) 和 a2) 的 总 量 为 60-80mol%， 常 常 为 65-80mol%， 尤其是 66-75mol% 的至少一种脂族二羧酸或其成酯衍生物， 或其混合物， 和
a2) 基 于 组 分 a1) 和 a2) 的 总 量 为 20-40mol%， 常 常 为 20-35mol%， 尤其是 25-34mol% 的对苯二甲酸或其成酯衍生物， 或其混合物 ；
b)98-102mol% 至少一种二醇组分 b)， 其选自 1,3- 丙二醇和 1,4- 丁二醇及其混合 物；
d) 基于在每种情况下作为二羧酸计算的组分 a1) 和 a2) 以及 b) 的总量为 0.1-2 重量 %， 常常为 0.2-2 重量 %， 尤其是 0.3-1.8 重量 %， 具体为 0.4-1.5 重量 % 的一种或多种 具有至少 3 个与羧酸基团或羟基反应形成键的官能团的化合物 D ；
其中组分 a1)、 a2) 和 b) 占该聚酯的 80-99.8 重量 %， 尤其是 90-99.7 重量 %， 具体 为 95-99.6 重量 %。
这类共聚酯是新的且可能由于限定量的多官能化合物 D 和限定的对苯二甲酸含 量而形成特别稳定的低粘度分散体， 不要求使用增塑剂， 甚至当熔体粘度或零剪切粘度相 对高时。因此， 本发明提供了具有上述组成的共聚酯 Csp 本身。本发明同样提供了以分散 聚合物颗粒形式包含共聚酯 Csp 的水分散体。
可以使用的脂族二羧酸 a1) 原则上是上述脂族二羧酸。 优选组分 a1) 选自琥珀酸、 己二酸、 癸二酸、 壬二酸、 巴西基酸及其混合物， 或者选自其成酯衍生物。组分 a1) 尤其选自 己二酸、 癸二酸及其混合物， 或者选自其成酯衍生物。
组分 a2) 为对苯二甲酸及其成酯衍生物。
对苯二甲酸 a2) 和脂族二羧酸 a1) 可以以游离酸形式或者以成酯衍生物形式使 用。 可以提到的特殊成酯衍生物是二 -C1-C6 烷基酯， 例如二甲酯、 二乙酯、 二正丙酯、 二异丙 酯、 二正丁酯、 二异丁酯、 二叔丁酯、 二正戊酯、 二异戊酯或二正己酯。同样可以使用二羧酸 的酸酐。
组分 b) 二醇优选为 1,4- 丁二醇。
可以使用的组分 d) 原则上包括上述化合物 D。优选化合物 D 选自优选具有 3、 4或 6 个 OH 基团的多元醇。特别优选甘油。
本发明的共聚酯 Csp 可以按照上面对在本发明中优选的由组分 A、 B 以及任选的 C 和任选的 D 构成的共聚酯所述生产。在通常使用的方法中， 在聚合反应开始时将二醇 ( 组 分 b)) 与酸 ( 组分 i 和 ii) 的比例调节为 1.0-2.5:1， 优选 1.3-2.2:1。在聚合反应过程中 排出过量的二醇， 从而使聚合反应结束时得到的比例为大致等摩尔。 大致等摩尔是指二醇 / 二酸比为 0.98-1.02:1。通常可行的是在缩聚反应中在较早时期加入交联 ( 至少三官能 ) 化合物 D。
本发明的共聚酯 Csp 可以具有任何所需比例的羟基和 / 或羧基端基。本发明的共 聚酯 Csp 也可以端基改性。因此， 例如可以经由与邻苯二甲酸、 邻苯二甲酸酐、 1,2,4- 苯三 酸、 1,2,4- 苯三酸酐、 1,2,4,5- 苯四酸或 1,2,4,5- 苯四酸酐反应而酸改性 OH 端基。优选 酸值小于 5mg KOH/g， 尤其是至多 3mg KOH/g， 具体为至多 1mg KOH/g 的本发明共聚酯 Csp。
在本发明的一个优选实施方案中， 还使用化合物 C 和 / 或环氧化物 E 来生产共聚 酯 Csp。其中优选二官能异氰酸酯及其异氰脲酸酯 (c7 组 )， 二 唑啉 (c5 组 )， 以及上述 环氧化物 E。化合物 C 和 / 或 D 的用量基于聚酯通常为 0.01-4 重量 %， 优选 0.2-3 重量 %， 特别优选 0.35-2 重量 %。
共聚酯 Csp 的数均分子量 MN 通常为 5000-1000000 道尔顿， 尤其是 8000-800000 道 尔顿， 具体为 10000-500000 道尔顿。 在本发明中优选的共聚酯 Csp 的重均分子量 MW 通常为 20000-5000000 道尔顿， 常常为 30000-4000000 道尔顿， 尤其是 40000-2500000 道尔顿。该 共聚酯 CspMW/MN 的多分散指数通常为至少 2， 常常为 3-25， 尤其是 5-20。共聚酯 Csp 优选 为半结晶的且具有 80-170℃， 尤其是 90-150℃的熔点或熔程。共聚酯 Csp 的特性粘度通常 为 50-500ml/g， 常常为 80-300ml/g， 尤其是 100-250ml/g( 根据 EN ISO 1628-1 在 25℃下对 该聚合物的浓度为 0.5 重量 % 的邻二氯苯 / 苯酚 (1:1w/w) 溶液测定 )。该共聚酯 Csp 的特 征优选首先在于高熔体粘度 η0， 其在 180℃下通常为至少 60Pa·s， 常常为至少 80Pa·s， 尤其至少 100Pa·s， 例如 60-20000Pa·s， 尤其是 80-15000Pa·s， 具体为 100-10000Pa·s， 并且在于低酸值， 其小于 5mg KOH/g 聚合物， 尤其是至多 3mg KOH/g 聚合物， 具体为至多 1mg KOH/g 聚合物。
本发明还提供了共聚酯 Csp 的水分散体。在所述分散体中聚合物颗粒的平均直径 ( 重均， 经由光散射测定 ) 通常不超过 10μm， 常常为 5μm， 尤其是 2000nm， 具体为 1500nm， 通常为 50nm-10μm， 常常为 100nm-5μm， 尤其是 150-2000nm， 具体为 200-1500nm。优选小 于 90 重量 % 的聚合物颗粒的直径不超过 10μm， 尤其 5μm， 具体为 2μm。粒度以本身已知 的方式经由对稀分散体 (0.01-1 重量 %) 的光散射测定。 与现有技术的分散体相反， 甚至当聚合物含量高时也可以用本发明共聚酯 Csp 生产低粘度分散体。当可以在本发明中得到的分散体的粘度由 Brookfield 方法在 20 ℃ 下 测 定 时， 优 选 其 值 至 多 为 2Pa·s， 常 常 至 多 为 1Pa·s， 例 如 1-2000mPa·s， 尤其是 10-1000mPa·s。
可以在本发明中得到的包含共聚酯 Csp 的分散体的聚合物含量通常为 10-60 重 量 %， 常常为 20-55 重量 %， 尤其是 30-50 重量 %。
在本发明的另一实施方案中， 待分散的聚合物是聚碳酸亚烷基酯， 尤其是聚碳酸 亚乙酯和聚碳酸亚丙酯。合适聚碳酸亚烷基酯的实例是由 EP-A 1264860 已知且经由氧 化乙烯和二氧化碳在合适催化剂存在下共聚而得到的聚碳酸亚乙酯， 以及尤其是可以经 由氧化丙烯和二氧化碳在合适催化剂存在下的共聚得到的聚碳酸亚丙酯 ( 例如参见 WO 2007/125039)。
聚碳酸亚烷基酯链可以包含醚基或碳酸酯基团。 该聚合物中碳酸酯基团的比例取 决于反应条件， 特殊实例是所用催化剂。在优选 d 聚碳酸亚烷基酯中所有链接的 85% 以上， 优选 90% 以上为碳酸酯基团。 合适的锌催化剂和钴催化剂描述于 US 4789727 和 US 7304172 中。此外， 聚碳酸亚丙酯可以类似于 Soga 等， Polymer Journal， 1981， 13， 407-10 生产。该 聚合物也可以市购， 例如由 Empower Materials Inc. 或 Aldrich 销售。
该聚碳酸亚烷基酯的数均分子量 Mn 通常为 70000-90000 道尔顿。重均分子量 Mw 通常为 250000-400000 道尔顿。该聚合物中醚基与碳酸酯基团的比例为 5-90%。多分散性 ( 重均 (MW) 与数均 (MN) 之比 ) 通常为 1-80， 优选 2-10。所用聚碳酸亚丙酯可以包含至多 1% 氨基甲酸酯基团和脲基团。
其他合适的聚碳酸亚烷基酯是扩链的聚碳酸亚烷基酯。 用于该聚碳酸亚烷基酯的 特殊扩链剂是马来酸酐、 乙酸酐、 二 - 或多异氰酸酯、 二 - 或聚 唑啉或相应的 嗪， 或者 二 - 或多环氧化物。异氰酸酯的实例是甲苯 -2,4- 二异氰酸酯、 甲苯 -2,6- 二异氰酸酯、 二 苯基甲烷 -2,2'- 二异氰酸酯、 二苯基甲烷 -2,4'- 二异氰酸酯、 二苯基甲烷 -4,4'- 二异氰 酸酯、 萘 -1,5- 二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯， 以及尤其是六亚甲基 -1,6- 二异氰酸 酯、 异佛尔酮二异氰酸酯或亚甲基二 (4- 异氰酸酯基环己烷 )。特别优选的脂族二异氰酸 酯是异佛尔酮二异氰酸酯以及尤其是六亚甲基 -1,6- 二异氰酸酯。可以提到的二 是 2,2'- 二 (2(21,2- 二 (2唑啉 )、 二 (2唑啉基 ) 甲烷、 1,2- 二 (2唑啉基 ) 丙烷或 1,4- 二 (2唑啉基 ) 丁烷， 尤其是 1,4- 二 (2唑啉 唑啉基 ) 乙烷、 1,3- 二 唑啉基 ) 苯、唑啉基 ) 苯或 1,3- 二 (2-唑啉基 ) 苯。扩链剂的优选用量基于聚碳酸酯的量为 0.01-5 重量 %， 优选 0.05-2 重量 %， 特别优选 0.08-1 重量 %。扩链的聚碳酸亚烷 基酯的数均分子量 Mn 通常为 30000-5000000 道尔顿， 优选 35000-250000 道尔顿， 特别优选 40000-150000 道尔顿。
在本发明的一个实施方案中， 所用聚合物 P 还可以包含各种包含酯基的聚合物 P 的混合物， 例如上述共聚酯与聚己内酯或与聚交酯的混合物， 或者包含酯基的聚合物 P 与 其他生物聚合物如淀粉的混合物， 或与改性的可生物降解生物聚合物如改性淀粉、 纤维素 酯 ( 例如乙酸纤维素、 乙酸丁酸纤维素 ) 的混合物， 或与可生物降解人造聚合物如聚交酯 ( 例如可以以
(Cargill) 形式得到 ) 的混合物。在本发明方法的优选实施方案中， 分散的聚合物是可生物降解聚合物。在其中 尤其是上述脂族聚酯， 尤其是聚交酯， 聚己内酯， 以及基于此的共聚酯， 还有上述脂族和脂 族 - 芳族共聚酯， 其中这些由单体 A 和 B 以及任选的 C 和 / 或 D 构成。
根据 DIN V 54900 的生物降解性是指当暴露于环境影响时聚合物在合适且可显示 的时间期限内分解。降解机理可以是水解和 / 或氧化的并且主要基于在微生物如细菌、 酵 母、 真菌和藻类中的暴露。测定生物降解性的方法实例将该聚合物与堆肥混合并储存特定时间。根据 ASTM D5338、 ASTM D6400、 EN 13432 和 DIN V 54900， 在堆肥工艺过程中例如使 不含 CO2 的空气通过熟化堆肥并使该堆肥经历限定的温度程序。生物降解性在这里定义为 由试样释放的 CO2 净量 ( 在扣减没有试样时堆肥释放的 CO2 量之后 ) 与由试样释放的最大 可能 CO2 量 ( 由试样的碳含量计算 ) 的比例。甚至在几天的堆肥之后， 可生物降解聚合物 通常显示出显著的降解迹象， 例如真菌生长、 开裂和穿孔。
在测定生物降解性的另一方法中， 将该聚合物用一定量的合适酶在一定温度下 孵育限定的期限， 然后测定溶解在孵育介质中的有机降解产物浓度。例如， 通过类似于 Y.Tokiwa 等， American Chemical Society Symposium 1990， 第 12 章， “Biodegradation of Synthetic Polymers Containing Ester Bonds” ， 可以将该聚合物在 30-37℃下用脂 酶， 例如来自少根根霉 (Rhizopus arrhizus)、 德氏根霉 (Rhizopus delemar)、 无色杆菌属 (Achromobacter) 或圆柱假丝酵母 (Candida cylindracea) 的脂酶孵育数小时， 然后可以 对除去不溶性成分的反应混合物测量 DOC 值 ( 溶解的有机碳 )。 对本发明而言， 可生物降解 聚合物是在用来自少根根霉的脂酶在 35℃下酶催处理 16 小时之后得到的 DOC 值至少比未 用该酶处理的相同聚合物高 10 倍的那些。
可由本发明方法得到的聚合物分散体同样由本发明提供。 它们的特征通常在于聚 酯颗粒在分散相中非常精细的分布。
聚合物颗粒的平均直径 ( 重均， 经由光散射测定 ) 通常不超过 10μm， 常常不超过 5μm， 通常为 50nm-10μm， 常常为 100nm-5μm。优选小于 90 重量 % 的聚合物颗粒的直径不 超过 15μm， 尤其是不超过 10μm， 更特别为不超过 5μm。粒度以本身已知的方式经由对稀 分散体 (0.01-1 重量 %) 的光散射测定。
与现有技术的分散体相反， 甚至当聚合物含量高时也可以由本发明方法生产低粘 度分散体。 当可以在本发明中得到的分散体的粘度由 Brookfield 方法在 20℃下测定时， 优 选其值至多为 2Pa·s， 常常至多为 1Pa·s， 例如 1-2000mPa·s， 尤其是 10-1000mPa·s。
可以在本发明中得到的分散体的聚合物含量通常为 10-60 重量 %， 常常为 20-55 重 量 %， 尤其是 30-50 重量 %。
可由本发明方法得到的聚合物分散体和本发明聚合物分散体适合通常与聚合物 水分散体相关的宽范围应用。可由本发明方法得到的聚合物分散体和本发明的聚合物分 散体， 尤其是其中该聚合物为共聚酯的那些， 特别适合其中希望聚合物成分具有生物降解 性的应用。水分散体特别适合在含水粘结剂组合物中作为粘结剂成分， 尤其是用于造纸用 粘结剂组合物， 例如作为纸张施胶剂， 尤其作为机内施胶剂或表面施胶剂， 作为纸张用增强 剂， 作为纸张涂布方法用粘结剂， 以及还作为在纸张、 纸板或卡片上生产阻隔涂层的涂料， 以及用于生产非织造织物的粘结剂中。 此外， 水分散体适合用于粘合剂中， 例如以层压粘合 剂的形式， 尤其是以将塑料箔层压至扁平基体如纸张、 纸板、 卡片或塑料箔上的层压粘合剂 形式， 或者适合配制活性成分。本发明的聚合物分散体还可以用于生产箔材料。
本发明聚合物水分散体或者可以按照本发明得到的聚合物水分散体的一个特别 优选的用途是其在片状、 水蒸气渗透性基材如纸张、 纸板或卡片上生产阻隔涂层的用途。 为 此， 任选在用典型的辅助剂如增稠剂或杀菌剂配制之后将聚合物分散体施用于片状、 水蒸 2 气渗透性基体上并随后干燥。施用率通常应使得产生以聚合物计算为 1-50g/m ， 更具体而 2 言为 5-30g/m 的涂层厚度。 已配制分散体基于已配制分散体的总固体含量通常包含不超过20 重量 %， 更具体而言不超过 10 重量 % 的随后引入的助剂 ； 换言之， 聚合物和表面活性物质 的总量基于已配制分散体的总固体含量通常占至少 80 重量 %， 更具体为至少 90 重量 %。可 以借助常用于将聚合物水分散体施用于片状基体的设备， 例如借助施胶压机、 薄膜压机、 刮 刀涂布机、 气刷涂布机、 刮刀刀片、 借助幕帘涂布机或使用喷雾涂布机将聚合物水分散体施 用于片状、 水蒸气渗透性基体， 更具体如纸张、 纸板或卡片上。
在本发明分散体的优选实施方案中， 分散的聚合物是可生物降解聚合物。在其中 尤其是上述脂族聚酯， 尤其是聚交酯， 聚己内酯， 以及基于此的共聚酯， 还有上述脂族和脂 族 - 芳族共聚酯， 其中这些由单体 A 和 B 以及任选的 C 和 / 或 D 构成。
下面使用实施例来说明本发明。
分析方法 ：
为了测定零剪切粘度 η0， 使用低振幅振荡剪切以 0.01-500s-1 的剪切速率和 100Pa 的剪切振幅在 180℃下对聚合物熔体进行动态粘度测量， 以测定粘度曲线， 并使用该 -1 测量经由外推至剪切速率为 0s 确定零剪切粘度 η0。通过使用来自 Rheometrics 的具有 叠板几何形状 ( 直径 25mm， 间隙 1mm) 的 “动态应力流变仪 (DSR)” 测定粘度曲线。
聚合物熔体在分散条件下的剪切粘度通过使用来自 Rhemotrics 的旋转流变仪 (SR5) 在实施例中所示温度下对聚合物熔体进行动态粘度测量而测定。
在分散条件下分散介质的粘度使用来自 AntonPaar GmbH 的旋转流变仪 MCR301 通 过 Brookfield 方法在实施例中所示温度下测定， 其中该测量进行至剪切速率为 1000/s 并 且在分散条件下的粘度通过外推至对应于实施例的剪切速率而测定。
特性粘度根据 EN ISO 1628-1 在 25℃下对该聚合物的浓度为 0.5 重量 % 的邻二氯 苯 / 苯酚 (1:1w/w) 溶液测定。
分子量经由凝胶渗透色谱法 (GPC) 根据 DIN 55672-1 测定。
粒度分布经由在 25℃下的光散射对浓度为 1 重量 % 的分散体稀释液测定。
分散体的 Brookfield 粘度根据 DIN EN ISO 2555 使用具有 CC 27Couette 几何形 状的 Physika MCR 旋转粘度计在 20℃下测定。
共聚酯 Csp 的生产 ：
生产实施例 1 ： 聚酯 A1
按如下生产的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯 ： 将 583.3g 对苯二甲酸 (27mol%)、 1280.2g 己二酸 (73mol%)、 1405.9g 1,4- 丁二醇 (130mol%) 和 37g 甘油 (1.5 重量 %， 基于 该聚合物 ) 与 1g 原钛酸四丁酯 (TBOT) 混在一起， 其中醇组分与酸组分的摩尔比为 1.30。 将反应混合物加热至 210℃的温度并通过在所述温度下蒸馏 2 小时而除去产生的水。然后 升温至 240 ℃并将该体系分段抽空。通过在真空 (<1 毫巴 ) 下蒸馏 2 小时而除去过量的 1,4- 丁二醇。
所得聚酯 A1 的数均摩尔质量为 20400g/mol 并且重均摩尔质量为 140000g/mol。 特 性粘度 IV 为 147。熔点为 60℃。在 180℃下的零剪切粘度 η0 为 630Pa· s。酸值为 0.6mg KOH/g。
生产实施例 2 ： 聚酯 A2
按如下生产的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯 ： 将 697.7g 对苯二甲酸 (35mol%)、 1139.9g 己二酸 (65mol%)、 1405.9g 1,4- 丁二醇 (130mol%) 和 37.3ml 甘油 (1.5 重量 %， 基于该聚合物 ) 与 2.12ml 原钛酸四丁酯 (TBOT) 混在一起， 其中醇组分与酸组分的摩尔比为 1.30。 将反应混合物加热至 210℃的温度并通过在所述温度下蒸馏 2 小时而除去产生的水。 然后升温至 240℃并将该体系分段抽空。通过在真空 (<1 毫巴 ) 下蒸馏 1.5 小时而除去过 量的 1,4- 丁二醇。
所得共聚酯的数均摩尔质量为 16300g/mol 并且重均摩尔质量为 126000g/mol。 特 性粘度 IV 为 131。熔点为 80℃。在 180℃下的零剪切粘度 η0 为 370Pa· s。酸值小于 1mg KOH/g。
生产实施例 3 ： 聚酯 A3
按如下生产的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯 ： 将 697.7g 对苯二甲酸 (35mol%)、 1139.9g 己二酸 (65mol%)、 1405.9g 1,4- 丁二醇 (130mol%) 和 37.3ml 甘油 (1.5 重量 %， 基 于该聚合物 ) 与 2.12ml 原钛酸四丁酯 (TBOT) 混在一起， 其中醇组分与酸组分的摩尔比为 1.30。 将反应混合物加热至 210℃的温度并通过在所述温度下蒸馏 2 小时而除去产生的水。 然后升温至 240℃并将该体系分段抽空。通过在真空 (<1 毫巴 ) 下蒸馏 2 小时而除去过量 的 1,4- 丁二醇。
所得共聚酯的数均摩尔质量为 19500g/mol 并且重均摩尔质量为 178000g/mol。 特 性粘度 IV 为 161。熔点为 80℃。在 180℃下的零剪切粘度 η0 为 1300Pa· s。酸值小于 1mg KOH/g。 生产实施例 4 ： 聚酯 A4
按如下生产的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯 ： 将 726.8g 对苯二甲酸 (35mol%)、 1187.4g 己二酸 (65mol%)、 1464.5g 1,4- 丁二醇 (130mol%) 和 4.12ml 甘油 (0.2 重量 %， 基 于该聚合物 ) 与 2.21ml 原钛酸四丁酯 (TBOT) 混在一起， 其中醇组分与酸组分的摩尔比为 1.30。 将反应混合物加热至 210℃的温度并通过在所述温度下蒸馏 2 小时而除去产生的水。 然后升温至 240℃并将该体系分段抽空。通过在真空 (<1 毫巴 ) 下蒸馏 3 小时而除去过量 的 1,4- 丁二醇。
所得共聚酯的数均摩尔质量为 26000g/mol 并且重均摩尔质量为 140000g/mol。 特 性粘度 IV 为 157。熔点为 80℃。在 180℃下的零剪切粘度 η0 为 720Pa· s。酸值小于 1mg KOH/g。
生产实施例 5 ： 聚酯 A5
按如下生产的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯 ： 首先将 1095.2g 对苯二甲酸酯 (47mol%)、 700g 1,4- 丁二醇 (65mol%) 和 1ml 甘油 (0.05 重量 %， 基于该聚合物 ) 与 1.1ml 原钛酸四丁酯 (TBOT) 混在一起， 并将该混合物加热至 160℃。 在 1 小时内蒸出形成的甲醇。 然后将反应器冷却至约 140℃。然后向其中加入 929.5g 己二酸 (53mol%)、 700g 1,4- 丁二 醇 (65mol%) 和 1ml 甘油 (0.05 重量 %， 基于该聚合物 ) 以及 1.04ml 原钛酸四丁酯 (TBOT)。 将反应混合物加热至 190℃的温度并通过在所述温度下蒸馏 1 小时而除去产生的水。然后 升温至 240 ℃并将该体系分段抽空。通过在真空 (<1 毫巴 ) 下蒸馏 1 小时而除去过量的 1,4- 丁二醇。
所得共聚酯的数均摩尔质量为 21000g/mol 并且重均摩尔质量为 59000g/mol。特 性粘度 IV 为 106。在 180℃下的零剪切粘度 η0 为 136Pa·s。酸值小于 1mg KOH/g。
生产实施例 6 ： 聚酯 A6
按如下生产的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯 ： 首先将 71.1g 3- 羟基磺酰基间 苯二甲酸二甲酯的钠盐 ( 二甲基 -NaSIP， 2mol%)、 1048.6g 对苯二甲酸酯 (45mol%)、 700g 1,4- 丁二醇 (65mol%) 与 1.1ml 原钛酸四丁酯 (TBOT) 混在一起， 并将该混合物加热至 160℃。在 1 小时内蒸除形成的甲醇。然后将该反应器冷却至约 140℃。向其中加入 929.5g 己二酸 (53mol%)、 700g 1,4- 丁二醇 (65mol%) 和 2ml 甘油 (0.1 重量 %， 基于该聚合物 ) 以 及 1.04ml 原钛酸四丁酯 (TBOT)。将反应混合物加热至 190℃的温度并通过在所述温度下 蒸馏 1 小时而除去产生的水。然后升温至 240℃并将该体系分段抽空。通过在真空 (<1 毫 巴 ) 下蒸馏 1.5 小时而除去过量的 1,4- 丁二醇。并将该体系分段抽空。
所得共聚酯的数均摩尔质量为。 特性粘度 IV 为 137。 在 180℃下的零剪切粘度 η0 为 3280Pa·s。酸值小于 1mg KOH/g。
生产实施例 7( 共聚酯 B1， 扩链的 ) ：
按如下生产的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯 ： 将 92.7kg 对苯二甲酸酯 (40mol%)、 58.5kg1,4- 丁二醇 (65mol%) 和 0.1kg 甘油 (0.05 重量 %， 基于该聚合物 ) 与 0.014kg 原钛 酸四丁酯 (TBOT) 混在一起， 并将该混合物加热至 160℃。在 1 小时内蒸除形成的甲醇。然 后将反应器冷却至约 140℃。将 83.3kg 己二酸 (60mol%)、 58.5kg 1,4- 丁二醇 (65mol%) 和 0.1kg 甘油 (0.05 重量 %， 基于该聚合物 ) 与 0.014kg 原钛酸四丁酯 (TBOT) 一起混合。 将反 应混合物加热至 190℃的温度并通过在所述温度下蒸馏 1 小时而除去产生的水。然后升温 至 250℃并将该体系分段抽空。通过在 8 毫巴的真空下蒸馏 50 分钟而除去过量的 1,4- 丁 二醇。然后在 240℃下在 1 小时内缓慢计量加入 0.9kg 六亚甲基二异氰酸酯。
所得共聚酯的数均摩尔质量为 32000g/mol 并且重均摩尔质量为 170000g/mol。 在 180℃下的零剪切粘度 η0 为 4010Pa·s。
生产实施例 8( 共聚酯 B2， 扩链的 ) ：
按如下生产的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯 ： 将 69.4kg 对苯二甲酸二甲酯 (35mol%)、 90.2kg 己二酸 (65mol%)、 117kg 1,4- 丁二醇和 0.4g 甘油 (0.2 重量 %， 基于该聚 合物 ) 与 0.028kg 原钛酸四丁酯 (TBOT) 混在一起， 其中醇组分与酸组分的摩尔比为 1.30。 将反应混合物加热至 180℃的温度并在所述温度下反应 6 小时。然后升温至 240℃并通过 在真空下蒸馏 3 小时而除去过量的二羟基化合物。然后在 240℃下在 1 小时内向该混合物 中缓慢计量加入 0.9kg 六亚甲基二异氰酸酯。
所得共聚酯的数均摩尔质量为 32000g/mol 并且重均摩尔质量为 170000g/mol。 在 180℃下的零剪切粘度 η0 为 2510Pa·s。
生产实施例 9-13 ：
生产实施例 9-13 的共聚酯类似于生产实施例 1( 和生产实施例 7) 生产。共聚酯 的摩尔组成汇集在表 2 中， 并且其性能汇集在表 3 中。酸值在所有情况下小于 1mg KOH/g。
表1：
生产实施例 9 T[mol%]1)2) 35 A[mol%]1)2) 65 BD[mol%]1)2) 100 G[ 重量 %]1)3) 1.529CN 102811802 A 10 11( 对比例 )4) 125) 13
生产实施例 9 10 11( 对比例 )4) 12 13
MN 18400 22600 25000 32000 28000 MW 27 0 44 47说73 100 56 53明书100 100 100 100 0.12 1.5 0.1 0.126/28 页1)T= 对苯二甲酸， A= 己二酸， BD=1,4- 丁二醇、 G= 甘油 2) 基于聚酯中对苯二甲酸 + 己二酸的总量 3) 基于聚酯的总重量 4) 对比例 5) 扩链的， 类似于生产实施例 5 表3：IV1) 190 130 160 180 134 MP[℃ ]2) 80 64 60 n.d. n.d. η03)[Pa·s] 2500 164 350 5600 753230000 76300 180000 130000 1080001) 特性粘度
2) 熔点
3) 在 180℃下的零剪切粘度
4) 对比例
生产聚酯水分散体
分散体实施例 1 ：
乳液试验在包括如下装置的试验系统中进行 ： (a) 来自 Cavitron 的 Cavitron CD 10 转子 - 定子混合机， 具有两个入口和一个出口， (b) 来自 Dr.Colin GmbH 的 Tech-line E16T 单螺杆挤出机， 通过加热的管线连接于转子 - 定子混合机的第一入口， (c) 用于含水分 散介质的加热的气密储存容器， 该容器在外侧提供有用于输送分散介质的齿轮泵， 其中该 泵通过气密管线连接于转子 - 定子混合机的第二入口， 借助压力保持系统连接于转子 - 定 子混合机的出口的冷却器， 还有用于收集分散介质的连接于冷却器出口的储存容器。转 子 - 定子混合机在 4000rpm 下操作。
通过进料斗将 0.3kg/h 来自生产实施例 12 的脂族 - 芳族共聚酯粒料供入单螺杆 挤出机中， 在其中将它们在 200℃下熔融。由其将该熔体输送到转子 - 定子混合机中。同时借助齿轮泵以 2.5kg/h 的速率将加热到 180 ℃的浓度为 5 重量 % 的聚乙烯醇 (Kuraray Poval 235) 水溶液输送到转子 - 定子混合机中。 转子 - 定子混合机中的温度为 165-170℃， 并且该混合机出口处的压力在 8-12 巴内变化。借助冷却器将在该混合器出口生产的水乳 液冷却至 20℃。该方法得到具有 11 重量 % 聚酯含量的不含溶剂的水分散体。借助光散射 测定的粒度分布曲线在最大 700nm 处呈现主峰且在最大 1000nm 处呈现另一峰。
分散体实施例 2 ：
所用转子 - 定子混合机包括在共享转子上具有三个串联连接的转子 - 定子混合机 单元的 3 段在线分散设备， 其中该设备的第一和第三段具有螺纹形式的元件且第二和第三 段具有锯齿环形式的剪切元件。
通过进料斗将 0.83kg/h 来自生产实施例 10 的共聚酯 (η0=164Pa·s) 连续供入 单螺杆挤出机 ( 来自 Dr.Colin GmbH 的 Tech-line E 16T) 中， 在其中将其在 135 ℃下熔 融。将该聚合物熔体供入第一段分散设备 (3000rpm) 中。剪切速率为 8960s-1 且在该剪切 速率下的聚合物粘度为 35Pa s。同时将包含 1 重量 % 阴离子表面活性剂 ( 来自 BASF SE 的 Emulphor FAS 30) 的浓度为 7 重量 % 的部分水解聚乙烯醇 (Kuraray Poval 224E) 的水溶液 供入该在线分散设备的三段中。聚乙烯醇和 Emulphor FAS 30 的水溶液的粘度为 0.041Pa s。第一和第二段的固体含量分别为 47 重量 % 和 35 重量 %。第三段中的固体含量设定为 29 重量 %。第一和第二段中的温度为 135℃， 而第三段中的温度为 120℃。总停留时间为 2 分钟。在该分散体离开第三段之后， 借助冷却浴将其骤冷至 20℃。
所得分散体呈现下列粒度分布 ： d90=10.9μm 且 d43=6.2μm。
该分散体的 pH 为 5.5 且粘度 ( 在 25℃下 ) 为 80mPa·s。
分散体实施例 3 ：
所用转子 - 定子混合机包括 12 段在线分散设备， 其中该设备具有锯齿环形式的剪 切元件。
通过进料斗将 1.2kg/h 来自生产实施例 5 的共聚酯 (η0=136Pa·s) 连续供入 单螺杆挤出机 ( 来自 Dr.Colin GmbH 的 Tech-line E 16T) 中， 在其中将其在 150 ℃下熔 融。将该聚合物熔体供入第一段分散设备 (4000rpm) 中。剪切速率为 12566s-1 且在该剪 切速率下的聚合物粘度为 17Pa s。同时将包含 1 重量 % 阴离子表面活性剂 ( 来自 BASF SE 的 Emulphor FAS 30) 的浓度为 7 重量 % 且溶液粘度为 0.038Pa s 的部分水解聚乙烯醇 (Kuraray Poval224E) 的水溶液以使得第一和第四段中的固体含量分别为 55 重量 % 和 45 重量 % 的方式供入在线分散设备中。第十段中的固体含量设定为 40 重量 %。最先十段中的 温度为 150℃； 在第十一和第十二段中的温度为 130℃。总停留时间为 1.2 分钟。在该分散 体离开第三段之后， 借助冷却浴将其骤冷至 20℃。
所得分散体呈现下列粒度分布 ： d90=3.8μm 且 d43=2.3μm。
该分散体的 pH 为 5.5 且粘度 ( 在 25℃下 ) 为 1.6Pa·s。
分散体实施例 4 ：
所用转子 - 定子混合机包括在共享转子上具有三个串联连接的转子 - 定子混合机 单元的 3 段在线分散设备， 其中该设备的第一和第三段具有螺纹形式的元件且第二和第三 段具有锯齿环形式的剪切元件。
通过进料斗将 0.45kg/h 来自生产实施例 6 的共聚酯 (η0=2810Pa·s) 连续供入单螺杆挤出机 ( 来自 Dr.Colin GmbH 的 Tech-line E 16T) 中， 在其中将其在 140℃下熔融。 将该聚合物熔体供入第一段分散设备 (3000rpm) 中。同时将浓度为 2 重量 % 的部分水解聚 乙烯醇 (Kuraray Poval 224E) 的水溶液供入在线分散设备的三段中。第一和第二段中的 固体含量分别为约 52 重量 % 和 40 重量 %。第三段中的固体含量设定为 30 重量 %。第一和 第二段中的温度为 140℃， 而第三段中的温度为 120℃。总停留时间为 2 分钟。在该分散体 离开第三段之后， 借助冷却浴将其骤冷至 20℃。
所得分散体呈现在 d43=0.33μm， d43=2.5μm 和 d43=6.5μm 下出现峰值的多模态粒 度分布。该分散体的 pH 为 5.2 并且粘度 ( 在 25℃下 ) 为 60mPa· s。聚酯水分散体在纸张 上作为阻隔涂层的应用
应用实施例 1
使用手动涂布棒 (#3) 在速度级为 5 下在全化浆原纸 ( 来自 Magnostar， 70g/m2) 的 一侧涂布来自分散体实施例 4 的聚酯水分散体。然后将涂布纸在干燥箱中于 110℃下干燥 1 分钟。这得到具有 16g/m2( 固体 ) 聚酯涂层的涂布纸。
应用实施例 2
使用实验室涂布机 (BASF， 内部设计 ) 在 10m/min 的速度下在全化浆原纸 ( 来自 2 Magnostar， 58g/m ) 的一侧涂布来自分散体实施例 4 的聚酯水分散体两次并立即借助 IR 辐 射干燥。这得到具有 14g/m2( 固体 ) 聚酯涂层的涂布纸。
阻隔性能的测试
然后使用油渗透测试研究来自应用实施例 1 和 2 的聚酯分散体涂布纸的阻隔性 能。对于该测试， 将该纸的涂布侧用 2ml 油酸润湿。然后将纸张在 60℃下储存较长时间。 然后检测涂布纸反面的斑点情况。
来自应用实施例 1 的涂布纸的表面在 60℃下储存 1 小时之后没有显示 ( 即 0%) 斑点。这对应于在 60℃下 1 小时后的油渗透为 0%。未涂布 Magnostar 原纸 (70g/m2) 仅在 60℃下储存 5 分钟之后就显示出 100% 油渗透。
来自应用实施例 2 的涂布纸的表面在 60℃下储存 16 小时之后没有显示 ( 即 0%) 斑点。这对应于在 60℃下 16 小时后的油渗透为 0%。未涂布 Magnostar 原纸 (58g/m2) 仅 在 25℃下储存 5 分钟之后就显示出 100% 油渗透。32