[发明专利]磺化接枝共聚物

说明书

技术领域

本发明涉及由合成的和源自天然的材料这两者形成的接枝共聚物。更具体地，本发明涉及由接枝到糖类和多糖类上的合成磺酸盐部分(synthetic sulfonatemoiety)形成的磺化接枝共聚物。

背景技术

通过将磺酸盐基团接枝到糖类如单-和二糖上制得的接枝共聚物在现有技术中是已知的。根据一种方法，这些聚合物通过使用硫醇链转移剂制得。然而，硫醇趋向于中止链的增长并开始新链，产生未接枝的合成均聚物。这些材料的性能主要归因于所述合成均聚物，如相对少量的糖类(40wt％或更少)所例示的那样。更高数量的糖类导致相分离。其次，这些材料的官能度(例如，钙束缚)倾向于与糖组分的量成反比(即，糖的重量百分比越大，官能度越低)。此特征说明该材料主要为合成共聚物和接枝极少或未接枝的糖。因此，所述糖对性质如钙束缚的贡献充其量是微不足道的。当使用更高分子量的多糖如麦芽糖糊精时，形成沉淀，表明接枝很少或未接枝，产生的合成聚合物与多糖发生相分离。

因此，需要具有低水平合成均聚物的磺化接枝共聚物。通过降低合成均聚物的量，降低未反应的糖(其用作稀释剂)的量。通过成功地接枝到糖上，共聚物的天然部分得以利用，获得了更好的性能。

另外，需要具有高重量百分比(多于50或60wt％)糖组分的磺化接枝共聚物。这样的共聚物提供了低成本的材料，减小了衍生自石油资源的合成单体的量，提高了生物可降解性并提供了可再生的原材料来源。

发明内容

本发明涉及磺化接枝共聚物，其在水处理系统中在分散和抑制结垢应用中性能和全合成的聚合物一样好。此外，本发明涉及具有高天然组分的接枝共聚物。根据本发明的共聚物具有与合成聚合物类似的性能性质(例如，减少结垢，如磷酸钙污垢)，但成本更低，易于获得且为衍生自可再生资源的环境友好材料。这些共聚物可用于水处理、洗涤剂、油田和其它分散剂应用中。

本发明还提供了使用分子量高于单-和二糖的多糖来制备磺化接枝共聚物的方法。

因此，本发明涉及在含羟基的源自天然的材料存在下通过一种或多种合成单体的自由基接枝共聚获得的磺化接枝共聚物，其中含羟基的源自天然的材料为(a)单糖或二糖或(b)低聚糖、多糖或天然小分子。所述共聚物基于合成单体总重量包括大约0.1到100wt％的至少一种含磺酸基团的单烯属不饱和单体、单烯属不饱和硫酸酯或其盐。当含羟基的源自天然的材料为单糖或二糖时，含羟基源自天然的材料基于共聚物的总重量以至少60wt％的量存在。当含羟基源自天然的材料为低聚糖、多糖或天然小分子时，含羟基源自天然的材料基于共聚物的总重量以至少约5wt％的量存在。

一方面，所述磺化接枝共聚物是这样的共聚物，其中一种或多种合成单体与含羟基源自天然的材料分别以重量比约50∶50到10∶90存在。另一方面，所述一种或多种合成单体与含羟基源自天然的材料分别以重量比约60∶40到95∶5存在的。

一方面，本发明的磺化接枝共聚物基于一种或多种合成单体总重量还任选包括约5到95wt％的至少一种单烯属不饱和C₃-C₁₀羧酸或其盐。

一方面，本发明的磺化接枝共聚物基于一种或多种合成单体总重量还任选包括约0.1到50wt％的至少一种烯属不饱和C₄-C₁₀二羧酸或其盐。

一方面，本发明的磺化接枝共聚物还任选包括一种或多种具有非离子、疏水性和/或羧酸基团的单体，其中所述一种或多种单体基于接枝共聚物总重量以约10wt％或更少的量引入该共聚物中。

一方面，磺化接枝共聚物的含羟基的源自天然的材料为水溶性的。另一方面，磺化接枝共聚物的含羟基源自天然的材料为麦芽糖糊精。

适用于本发明磺化接枝共聚物的磺酸单体的实例包括2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基磺酸、(甲代)烯丙基磺酸钠、磺化苯乙烯、(甲代)烯丙氧基苯磺酸、1-烯丙氧基-2-羟基丙基磺酸钠和它们的组合。另一方面，磺酸单体为2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸或(甲代)烯丙基磺酸钠。甚至在另一方面，磺酸单体为2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸。

本发明的磺化接枝共聚物中天然组分的重量百分比可为约20wt％或更高。

本发明的磺化接枝共聚物适合用于清洁组合物。这样的清洁组合物可包含一种或多种助剂。一方面，所述共聚物在清洁组合物中以约0.01到约10wt％的量存在。一方面，清洁组合物为洗涤剂组合物。所述洗涤剂组合物可以为粉末洗涤剂组合物或自动洗碗机组合物。洗涤剂组合物包括零磷酸盐洗涤剂组合物。