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生产分散系的方法及蛋白水解物作为分散剂的用途
申请号	CN201280048944.5	申请日	2012-09-17	公开(公告)号	CN103889565B	公开(公告)日	2017-08-08
申请人	OTC有限责任公司;			发明人	G·达姆斯; A·容;
摘要	本发明涉及用于生产分散系的方法以及蛋白水解物作为分散剂或分散试剂的用途。特别是，本发明涉及用于生产悬液的方法和蛋白水解物作为悬液中的分散剂的用途。本发明提出了使用特别是带有极性和非极性侧基的连续氨基酸序列的蛋白质水解物作为分散剂。
权利要求	1.将分散相分散在液体分散介质中的方法，包括步骤： -提供水、水溶液或疏水性溶剂作为液体分散介质； -提供色素、二氧化钛和/或氧化锌作为分散相； -提供分散剂；以及 -将分散相与加入分散剂的液体分散介质混合，其特征在于：所述分散剂为含有极性和非极性侧基的连续氨基酸序列的角蛋白水解物，以分散系的总重量计，所述角蛋白水解物的浓度为≥5wt％至≤25wt％。 2.角蛋白水解物作为分散剂和/或洗涤剂中的洗涤活性组分的用途，以分散系的总重量计，所述角蛋白水解物的浓度为≥5wt％至≤25wt％，当角蛋白水解物用作洗涤剂中的洗涤活性组分时，使用角蛋白水解物浓度为25wt％的角蛋白水解物水溶液，且以洗涤剂的总重量计，角蛋白水解物水溶液的含量为30wt％；其中角蛋白水解物包含带有极性和非极性侧基的连续氨基酸序列。 3.根据权利要求2所述的用途，其中使用角蛋白水解物作为分散剂用在包含色素的分散系中。 4.根据权利要求3所述的用途，其中使用角蛋白水解物作为分散剂用在分散包含色素的涂料或油基的分散系中。
说明书全文	生产分散系的方法及蛋白水解物作为分散剂的用途技术领域 [0001] 本发明涉及用于生产分散系的方法以及蛋白水解物作为分散剂或分散试剂的用途。特别是，本发明涉及生产分散系的方法以及蛋白水解物在悬浮液中作为分散剂的用途。背景技术 [0002] 分散系在许多技术领域具有重要作用。分散系通常指不在分散系中不能相互溶解的异质物质的混合物。这些混合物可以是具有相同聚集状态的物质的混合物，或具有不同聚集状态的物质的混合物。待分散到介质中的物质被称为分散相（dispersed phase）或分散相（disperse phase），而分散相将被分散到的介质被称为分散试剂或分散剂。根据分散相和分散剂的聚集状态，可称为混合物（固/固）、悬浮液（固/液）或乳液（液/液）。分散系的其它形式有泡沫（气/液）和气溶胶（液/气）。 [0003] 此外，分散系可按照分散相的粒径进行区分。粒径<1nm的分散相称为分子分散溶解相，粒径在1nm-1μm之间的分散相一般称为胶体溶解相，而粒径>1μm的分散相称为粗分散溶解相。 [0004] 在技术方面，分散系的一种重要形式是悬液，即固体在液体中的混合物。此处，液体可以是含水体系或疏水性材料如油。工业上使用的悬液的实例为墙壁或天花板涂料。另外，悬液应用在例如矿或煤加工或造纸领域的浮选过程中。悬液在洗涤剂技术领域中也发挥关键作用，因为在这里，要清洗的织物的污垢颗粒必须转移到洗液中。 [0005] 目前都是使用表面活性剂作为分散剂用于生产分散系。表面活性剂具有降低系统内两种不同相之间的界面张力的特性。这种特性是由表面活性剂分子结构中包含亲水性和疏水性区域的事实引起的。例如，在含水分散系中，表面活性剂的亲水性区域定向朝向水相，而疏水性区域定向朝向分散相，例如，固体。通过这种类型的定向，不混溶相之间主要的界面张力降低了，使得能够在分散介质内形成分散相的相应分散系。 [0006] 所有的表面活性剂都在其分子结构中包含一极性亲水性部分以及一非极性疏水性部分。根据分子结构极性部分的电荷，可以区分非离子、阴离子、阳离子和两性表面活性剂。 [0007] 另一类用作表面活性分散剂的化合物是泊洛沙姆。泊洛沙姆是环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物，其具有亲水性和疏水性区域。此处，环氧乙烷单元形成亲水性部分，而环氧丙烷单元形成疏水性部分，以此获得两性特性。泊洛沙姆是低起泡和抑泡非离子表面活性剂，在化工技术领域用于胶液化（dispergation）和乳化。 [0008] 泊洛沙姆的一个特别的缺点在于，其通常仅具有非常有限的生物降解性。发明内容 [0009] 因此，本发明的一个目标是提供一种生产分散系的替代方法。 [0010] 这个目标通过权利要求1的方法达到。本发明方法的具体实施方式可在从属权利要求和下面的描述中找到。 [0011] 我们意外地发现，蛋白水解物适合作为分散剂用于生产分散系。 [0012] 蛋白质作为生命材料载体，除其它以外，可在肌肉、跟腱和连接组织的胶原纤维中找到收缩蛋白，在皮肤和毛发或羽毛中找到角蛋白。它们作为原材料基础可用量非常大，并可通过水解转化成蛋白水解物。 [0013] 蛋白质自身由α-氨基酸经由肽键相互连接成链构成。从而，形成的链通过氢桥键在其二级结构中将自身定向成α-螺旋、β-折叠、β-转角或不规则螺旋结构，继而，通过双硫桥将自身在三级结构中定向。以前知道的形成蛋白质的蛋白氨基酸具有以下一般的一级结构： [0014] [0015] 蛋白质中的所有氨基酸都是α-氨基酸，即，它们在羧基的α位置上携带氨基。各氨基酸的不同之处在于它们的残基R。根据这些不同的侧基，氨基酸可分为4组： [0016] -具有非极性侧基的氨基酸。这些氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和脯氨酸。 [0017] -带有极性但不带电荷的侧基的氨基酸。这些氨基酸包括丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天门冬酰胺和谷氨酰胺。 [0018] -具有极性碱性侧基的氨基酸。这些氨基酸包括赖氨酸、精氨酸和组氨酸。 [0019] -具有极性酸性侧基的氨基酸。这些氨基酸包括天门冬氨酸和谷氨酸。 [0020] 我们意外地发现，在排列各种氨基酸时，获得了带有非极性和极性侧基的连续氨基酸序列，相应的蛋白水解物包括具有亲水性和疏水性区域特征的表面活性剂，类似于表面活性剂泊洛沙姆。与表面活性剂系统类似，蛋白水解物能够降低液体的表面张力或两相之间的界面张力，并能够或者辅助形成分散系。 [0021] 例如，如果在水中加入包含氨基酸的蛋白水解物，所述氨基酸是带有非极性和极性侧基的连续氨基酸序列，当超过临界浓度时，单个水解物分子在水中组织并形成微胶粒聚集体。临界微胶粒的形成浓度可通过测量界面张力唯一地确定。 [0022] 与嵌段共聚物具有类似表面活性剂结构的蛋白水解物相比之下可快速生物降解，并可从可再生自然资源中以低能耗生产。通过使用本发明的方法，可同时获得经济和显著的环境效益。 [0023] 在本发明方法的一个实施方案中，使用水、水溶液或疏水性溶剂作为分散剂。本发明意义上的水溶液是指主要量为水的体系。这也可包括含水性乳液。本发明意义上的疏水性溶剂有，例如通常的脂质、高级醇和非极性有机溶剂。特别是，本发明意义上的疏水性溶剂为油和脂肪，例如甘油单酯、甘油双酯或甘油三酯。 [0024] 根据本发明方法的另一个实施方案，提供的分散剂中不混溶的固相或液相被用作分散相。在这个范围，本发明方法适于生产悬液和乳液。根据本发明，在悬液的情况下，分散相的粒径可在1nm到1mm的范围内。 [0025] 根据本发明方法的另一个实施方案，将带有极性和非极性基团的连续氨基酸序列的蛋白质的水解物作为蛋白水解物。我们意外地发现，具有相应的带有极性和非极性侧基的连续氨基酸序列的蛋白质水解物特别适用于发挥表面活性剂的作用。 [0026] 在本发明方法的另一个实施方案中，提供角蛋白水解物作为分散剂。特别是，角蛋白的氨基酸序列具有类似泊洛沙姆的结构。 [0027] 可用在本发明方法中的分散剂浓度为≥1wt%至≤50wt%之间，优选在≥3wt%至≤35wt%之间，更优选≥5wt%至≤25wt%之间。 [0028] 除了上面描述的方法，本发明还涉及蛋白水解物作为分散剂、润湿剂、浮选剂和/或作为洗涤剂的洗涤活性组分的用途。 [0029] 我们意外地发现，蛋白水解物除了作为分散剂的用途外，由于其表面活性性质，还可用作润湿剂、浮选剂和/或洗涤剂的洗涤活性组分。特别是，上面描述的蛋白水解物用作洗涤剂的洗涤活性组分得到巨大的生态和经济效益。 [0030] 此处，构成蛋白水解物基础的蛋白质优选包含带有极性和非极性侧基的连续氨基酸序列。 [0031] 因为蛋白质例如角蛋白的生物利用率高，所以可用非常合理的价格获得大量相应的蛋白水解物。此外，蛋白水解物完全生物可降解，并因此不会带来环境负担。 [0032] 因此，例如，可以以有利的方式，在包含色素的分散系中，优选在分散涂料或分散清漆或油基的包含色素的分散系（如防晒霜）中，采用蛋白水解物作为分散剂。 [0033] 此外，蛋白水解物可作为润湿剂用在组合物中，用于例如清洁汽车轮辋。特别是，由于制动灰尘、油、沥青和口香糖残留物对汽车轮辋造成的污染要求润湿剂具有优良的分散性以获得足够的清洁效果。到目前为止，在这里常常广泛使用危害环境并常引起皮肤刺激的物质，例如磷酸，以溶解附着到轮辋上的灰尘。此处，使用磷酸还可能破坏例如轻合金轮辋，因为酸和轮辋材料之间发生化学反应。已证明，蛋白水解物，特别是角蛋白水解物，即使在腐蚀性低得多的碱性组合物中也能够确保足够的清洁效果。 [0034] 甚至可有利地使用蛋白水解物，例如角蛋白水解物，作为煤和/或矿处理中的浮选剂。在这个领域，使用大量的表面活性剂来提纯想要的矿/煤以及将其从脉石中分离出来。这特别是在矿提取场所完成的，而这些场所常位于发展中国家。在这里，经常使用非常不足的方法来处理饮用水，以致于不能排除进入水循环的表面活性剂进入饮用水中。此处，蛋白水解物以及特别是角蛋白水解物提供了优势，它们是完全生物可降解的，并因此降低了饮用水污染的风险。 [0035] 作为提供相应蛋白水解物的起始材料，例如，屠宰场废料如在家禽处理中非常大量收集的羽毛是合适的。这些可通过合适的水解过程转化成相应的水解物，水解物转而可作为溶液或以冻干形式提供。具体实施方式 [0036] 以下将参考示例性实施方案对本发明作更详细的解释。 [0037] 实施例1： [0038] 二氧化钛水性分散系 [0039] 将二氧化钛粉末（UV-Titan M262，Sachtleben GmbH）在室温下加到角蛋白水解物的水溶液中，水解物含量为25wt%。角蛋白水解物水溶液与二氧化钛粉末的比率为60wt%到40wt%。获得的混合物通过分散盘或线网搅拌器作为搅拌工具在2-10m/s的旋转速度下均质。这获得了稳定的二氧化钛分散系。 [0040] [0041] 实施例2： [0042] 油基二氧化钛分散系 [0043] 将粉末形式的冻干角蛋白水解物在室温下以1/10的重量比加到辛酸/癸酸甘油三酯混合物（Rofetan GTCC,Univar GmbH）中。将二氧化钛粉末（UV-Titan M262,Sachtleben GmbH）加到由此获得的相中。使用分散盘或线网搅拌器作为搅拌工具，在2-10m/s的旋转速度下将所得混合物均质，在继续均质下向其中加入5wt%的水。这获得稳定的油基二氧化钛分散系。 [0044] [0045] 实施例3： [0046] 氧化锌水性分散系 [0047] A：将氧化锌粉末（Z-Cote,BASF AG）在室温下加到角蛋白水解物的水溶液中，水解物含量为25wt%。角蛋白水解物水溶液与二氧化锌粉末的比率为60wt%到44wt%。获得的混合物通过分散盘或线网搅拌器作为搅拌工具在4-8m/s的旋转速度下均质。这获得稳定的氧化锌分散系。 [0048] B：将氧化锌粉末（Z-Cote MAX,BASF AG）在室温下加到角蛋白水解物的水溶液中，水解物含量为25wt%。角蛋白水解物水溶液与二氧化锌粉末的比率为60wt%到40wt%。获得的混合物通过分散盘或线网搅拌器作为搅拌工具在4-8m/s的旋转速度下均质。这获得稳定的氧化锌分散系。 [0049] [0050] [0051] 实施例4： [0052] 轮辋清洁剂 [0053] 将水解物含量为25wt%的30wt%角蛋白水解物水溶液与10wt%的1,3-丁二醇、10wt%的辛基/癸基葡糖苷、1wt%的硫氢化钠、1wt%的氢氧化钾和48wt%的水混合，以提供一特定用于清洁汽车轮辋的洗涤剂。由此获得的混合物对于典型的油和沥青污垢显示出优良的清洁效率。 [0054]

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