Обработанные наполнители, композиции, содержащие их, и изделия, изготовленные из них

Обработанные наполнители, композиции, содержащие их, и изделия, изготовленные из них

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет Временной заявки на патент Соединенных Штатов № 61/887713, поданной 7 октября 2013 года, которая тем самым включается в настоящий документ в качестве ссылки во всей своей полноте.

Информация относительно исследований и разработок, финансируемых федеральным правительством США

[0002] Настоящее изобретение осуществлено при поддержке Федерального правительства США согласно контракту № DE-EE0005359, выданному United States Department of Energy. Федеральное правительство США имеет определенные права в настоящем изобретении.

Область техники, к которой относится изобретение

[0003] Настоящее изобретение относится к способу получения обработанного наполнителя, к обработанному наполнителю, полученному с помощью этого способа, и к композициям и изделиям, содержащим такой обработанный наполнитель.

Уровень техники

[0004] Использование систем наполнителей диоксид кремния/силан для уменьшения сопротивления качения и улучшения силы сцепления с мокрой дорогой для покрышек легковых автомобилей и грузовых автомобилей известно в данной области. Уменьшение сопротивления качения дает в результате уменьшение потребления топлива.

[0005] Одновременное улучшение сопротивления качения, износостойкости и сцепления, известное как расширение “магического треугольника”, требует новых подходов к разработке композитов на основе каучука. Преципитированный диоксид кремния играет важную роль в создании невулканизованной шины, что придает большое улучшение для сопротивления качения по сравнению с ранее известными технологиями. Прямая поперечная сшивка диоксида кремния (посредством связывания) в сильно поперечно сшитой полимерной матрице, в то же время, сводя к минимуму взаимодействие между частицами диоксида кремния, как предполагается, является жизненно важной для желаемых динамических механических свойств каучука, используемого при изготовлении покрышек для легковых автомобилей и для грузовых автомобилей. Отметим, что в природном каучуке (как правило, используемом при изготовлении покрышек для грузовых автомобилей), белки, присутствующие из-за биосинтеза природного каучука, могут предпочтительно адсорбироваться на поверхности диоксида кремния, отрицательно влияя на реакцию связывания in-situ. Повышение вслепую температуры, что может улучшить эффективность связывания, как показано, также деградирует природный каучук. Таким образом, в каучуковой промышленности по-прежнему существует необходимость в улучшении материалов со связыванием диоксид кремния - каучук.

[0006] Кроме того, обнаружено, что инкорпорирование материалов наполнителя с высокой удельной площадью поверхности в композиции каучука может вызывать нежелательное увеличение вязкости, тем самым ограничивается количество материала с высокой удельной площадью поверхности, который может включаться в композицию каучука, из-за технологических проблем. Таким образом, имеется необходимость в обработке таких материалов с высокой удельной площадью поверхности (например, преципитированного диоксида кремния) с помощью материалов, которые могут служить для того, чтобы сделать материалы с высокой удельной площадью поверхности более совместимыми с полимерной матрицей, в которую они инкорпорируются, улучшить технологическую вязкость и предотвратить разделение фаз материалов с высокой удельной площадью поверхности и полимерной матрицы.

Сущность изобретения

[0007] В соответствии с настоящим изобретением, предлагается способ получения обработанного наполнителя, который включает: (a) обработку суспензии, которая содержит необработанный наполнитель, где необработанный наполнитель не является предварительно высушенным, с помощью композиции для обработки, которая содержит агент для обработки, с формированием при этом суспензии обработанного наполнителя; и (b) сушку суспензии обработанного наполнителя с получением обработанного наполнителя. Агент для обработки может содержать, по меньшей мере, одну ненасыщенную жирную кислоту, содержащую линейный или разветвленный необязательно замещенный C₄-C₃₈ алкил, имеющий, по меньшей мере, одну двойную связь углерод-углерод; производное указанной ненасыщенной жирной кислоты из производных (i), где, по меньшей мере, одна двойная связь углерод-углерод взаимодействует для включения, по меньшей мере, одной функциональной группы; и/или соли указанной ненасыщенной жирной кислоты из (i). Указанная ненасыщенная жирная кислота (i), указанная ненасыщенная жирная кислота указанного производного (ii) и указанная ненасыщенная жирная кислота указанной соли (iii) являются в каждом случае одинаковыми или различными.

[0008] В соответствии с настоящим изобретением, кроме того, предлагается способ получения обработанного преципитированного диоксида кремния, который включает: (a) объединение силиката щелочного металла и кислоты с формированием суспензии, которая содержит необработанный диоксид кремния, где необработанный диоксид кремния не является предварительно высушенным; (b) обработку указанной суспензии с помощью композиции для обработки, которая содержит агент для обработки, с формированием при этом суспензии обработанного наполнителя; и (c) сушку указанной обработанной суспензии с получением обработанного преципитированного диоксида кремния. Агент для обработки может содержать, по меньшей мере, одну ненасыщенную жирную кислоту, содержащую линейный или разветвленный необязательно замещенный C₄-C₃₈ алкил, имеющий, по меньшей мере, одну двойную связь углерод-углерод; производное указанной ненасыщенной жирной кислоты из (i), где, по меньшей мере, одна двойная связь углерод-углерод взаимодействует для включения, по меньшей мере, одной функциональной группы; и/или соли указанной ненасыщенной жирной кислоты из (i). Указанная ненасыщенная жирная кислота (i), указанная ненасыщенная жирная кислота указанного производного (ii) и указанная ненасыщенная жирная кислота указанной соли (iii) являются в каждом случае одинаковыми или различными.

[0009] В соответствии с настоящим изобретением, кроме того, предлагается способ получения обработанного преципитированного диоксида кремния, который включает: (a) объединение силиката щелочного металла и кислоты с формированием необработанной суспензии, которая содержит необработанный диоксид кремния, где необработанный диоксид кремния не является предварительно высушенным; (b) сушку необработанной суспензии с получением высушенного преципитированного диоксида кремния; (c) формирование водной суспензии высушенного преципитированного диоксида кремния с помощью композиции для обработки, которая содержит агент для обработки и, необязательно, агент для связывания и/или, необязательно, несвязывающий агент, с формированием суспензии обработанного преципитированного диоксида кремния; и (d) сушку суспензии обработанного преципитированного диоксида кремния, с получением высушенного обработанного преципитированного диоксида кремния. Агент для обработки может содержать, по меньшей мере, одну ненасыщенную жирную кислоту, содержащую линейный или разветвленный необязательно замещенный C₄-C₃₈ алкил, имеющий, по меньшей мере, одну двойную связь углерод-углерод; производное указанной ненасыщенной жирной кислоты из (i), где, по меньшей мере, одна двойная связь углерод-углерод взаимодействует для включения, по меньшей мере, одной функциональной группы; и/или соли указанной ненасыщенной жирной кислоты из (i). Указанная ненасыщенная жирная кислота (i), указанная ненасыщенная жирная кислота указанного производного (ii) и указанная ненасыщенная жирная кислота указанной соли (iii) являются в каждом случае одинаковыми или различными.

[0010] В соответствии с настоящим изобретением, также предлагается обработанный наполнитель, полученный с помощью этих способов, описанных в настоящем документе, а также композиции каучука, такие как композиции для компаундирования с каучуком, содержащие обработанный наполнитель, и каучуковые изделия, которые содержат обработанный наполнитель по настоящему изобретению.

Подробное описание изобретения

[0011] Как упоминалось ранее, настоящее изобретение предлагает способ получения обработанного наполнителя. Способ может включать (a) обработку суспензии, которая может содержать необработанный наполнитель, где необработанный наполнитель не является предварительно высушенным, с помощью композиции для обработки, содержащей агент для обработки, с формированием при этом суспензии обработанного наполнителя; и (b) сушку суспензии обработанного наполнителя с получением обработанного наполнителя.

[0012] Как используется в настоящем документе, при упоминании наполнителя (такого как обработанный и/или необработанный наполнитель), термин “не является предварительно высушенным” обозначает наполнитель, который перед процессом обработки не сушится до содержания влажности меньше чем 20 процентов массовых. Для целей настоящего изобретения, необработанный наполнитель не включает наполнитель, который предварительно сушится до содержания влажности меньше чем 20 процентов массовых, а затем повторно гидратируется.

[0013] Как используется в настоящем документе, термин “наполнитель” обозначает неорганический материал, такой как неорганический оксид, который можно использовать в полимерной композиции для улучшения, по меньшей мере, одного свойства полимера. Как используется в настоящем документе, термин “суспензия” обозначает смесь, содержащую, по меньшей мере, наполнитель и воду.

[0014] Как используется в настоящем документе, обозначения единственного числа включают ссылки на множественное число, если они иным образом явно и безо всяких сомнений не указывают на единственное число.

[0015] Если не указано иного, все диапазоны или отношения, описанные в настоящем документе, должны пониматься как охватывающие любые и все поддиапазоны или суботношения, принадлежащие им. Например, сформулированный диапазон или отношение ʺот 1 до 10ʺ должен, как считается, включать любые и все поддиапазоны между (и включая их) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; то есть, все поддиапазоны или суботношения, начинающиеся с минимального значения 1 или больше и заканчивающиеся на максимальном значении 10 или меньше, такие как, но, не ограничиваясь этим, от 1 до 6,1, от 3,5 до 7,8 и от 5,5 до 10.

[0016] Кроме рабочих примеров или мест, где указано иное, все числа, выражающие количества ингредиентов, условия реакции, и так далее, используемые в описании и формуле изобретения, должны, как понимается, модифицироваться во всех случаях с помощью термина “примерно”.

[0017] Как используется в настоящем документе, значения молекулярной массы полимеров, такие как средневзвешенные молекулярные массы (Mw) и среднечисленные молекулярные массы (Mn), определяются с помощью гель-проникающей хроматографии с использованием соответствующих стандартов, таких как полистирольные стандарты.

[0018] Как используется в настоящем документе, значения коэффициентов полидисперсности (PDI) представляют собой отношение средневзвешенной молекулярной массы (Mw) к среднечисленной молекулярной массе (Mn) полимера (то есть, Mw/Mn).

[0019] Как используется в настоящем документе, термин “полимер” обозначает гомополимеры (например, полученные из частиц одного мономера), сополимеры (например, полученные, по меньшей мере, из частиц двух мономеров) и привитые полимеры.

[0020] Как используется в настоящем документе, термин “(мет)акрилат” и сходные термины, такие как ʺсложный эфир (мет)акриловой кислотыʺ, обозначают метакрилаты и/или акрилаты. Как используется в настоящем документе, термин “(мет)акриловая кислота” обозначает метакриловую кислоту и/или акриловую кислоту.

[0021] Все документы, такие как, но, не ограничиваясь этим, выданные патенты и заявки на патенты, упоминаемые в настоящем документе, и если при этом не указано иного, должны рассматриваться как ʺвключенные в качестве ссылокʺ во всей их полноте.

[0022] Как используется в настоящем документе, перечисление “линейных или разветвленных” групп, таких как линейный или разветвленный алкил, как понимается в настоящем документе, включает: метиленовую группу или метильную группу; группы, которые являются линейными, такие как линейные C₂-C₃₆ алкильные группы; и группы, которые являются соответствующим образом разветвленными, такие как разветвленные C₃-C₃₆ алкильные группы.

[0023] Как используется в настоящем документе, перечисление “необязательно замещенных” групп, обозначают группу, включая, но, не ограничиваясь этим, алкильную группу, циклоалкильную группу, гетероциклоалкильную группу, арильную группу и/или гетероарильную группу, в которой, по меньшей мере, один ее атом водорода необязательно заменен или замещен группой, которая является иной, чем водород, такой как, но, не ограничиваясь этим, галогеновые группы (например, F, Cl, I и Br), гидроксильные группы, группы простых эфиров, тиольные группы, группы простых тиоэфиров, группы карбоновых кислот, группы сложных эфиров карбоновых кислот, группы фосфорной кислоты, группы сложных эфиров фосфорной кислоты, группы сульфоновой кислоты, группы сложных эфиров сульфоновых кислот, нитро группы, циано группы, гидрокарбильные группы (включая, но, не ограничиваясь этим: алкильные; алкенильные; алкинильные; циклоалкильные, включая циклоалкильные с множеством конденсированных колец и полициклоалкильные; гетероциклоалкильные; арильные, включая гидроксил-замещенные арильные, такие как фенольные, и включая арильные с множеством конденсированных колец; гетероарильные, включая гетероарильные с множеством конденсированных колец; и аралкильные группы), и аминовые группы, такие как N(R₁₁')(R₁₂'), где R₁₁' и R₁₂', каждый, независимо выбираются, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, из атома водорода, линейного или разветвленного C₁-C₂₀ алкила, C₃-C₁₂ циклоалкила, C₃-C₁₂ гетероциклоалкила, арила и гетероарила.

[0024] Некоторые соединения, которые можно использовать вместе со способом по настоящему изобретению, включают группы и подгруппы, которые могут в каждом случае независимо выбираться из гидрокарбила и/или замещенного гидрокарбила и/или функционального гидрокарбила (или гидрокарбильных групп, имеющих одну или несколько функциональных групп). Как используется в настоящем документе и в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, термин “гидрокарбил” и сходные термины, такие как ʺгидрокарбильный заместительʺ, обозначают: линейный или разветвленный C₁-C₃₆ алкил (например, линейный или разветвленный C₁-C₁₀ алкил); линейный или разветвленный C₂-C₃₆ алкенил (например, линейный или разветвленный C₂-C₁₀ алкенил); линейный или разветвленный C₂-C₃₆ алкинил (например, линейный или разветвленный C₂-C₁₀ алкинил); C₃-C₁₂ циклоалкил (например, C₃-C₁₀ циклоалкил); C₅-C₁₈ арил (включая полициклические арильные группы) (например, C₅-C₁₀ арил) и C₆-C₂₄ аралкил (например, C₆-C₁₀ аралкил).

[0025] Репрезентативные алкильные группы включают, но, не ограничиваясь этим, метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, неопентил, гексил, гептил, октил, нонил и децил. Репрезентативные алкенильные группы включают, но, не ограничиваясь этим, винил, аллил и пропенил. Репрезентативные алкинильные группы включают, но, не ограничиваясь этим, этинил, 1-пропинил, 2-пропинил, 1-бутинил и 2-бутинил. Репрезентативные циклоалкильные группы включают, но, не ограничиваясь этим, циклопропильные, циклобутильные, циклопентильные, циклогексильные и циклооктильные заместители. Репрезентативные аралкильные группы включают, но, не ограничиваясь этим, бензил и фенэтил.

[0026] Термин “замещенный гидрокарбил” и сходные термины, такие как “функциональный гидрокарбил” (или гидрокарбил, имеющий, по меньшей мере, одну функциональную группу), как используется в настоящем документе, обозначают гидрокарбильную группу, в которой, по меньшей мере, один ее атом водорода замещен группой, которая является иной, чем водород, такой как, но, не ограничиваясь этим, галогеновые группы, гидроксильные группы, группы простых эфиров, тиольные группы, группы простых тиоэфиров, группы карбоновой кислоты, группы сложных эфиров карбоновых кислот, группы фосфорной кислоты, группы сложных эфиров фосфорной кислоты, группы сульфоновой кислоты, группы сложных эфиров сульфоновых кислот, нитро группы, циано группы, гидрокарбильные группы (например, алкильные, алкенильные, алкинильные, циклоалкильные, арильные и аралкильные группы), гетероциклоалкильные группы, гетероарильные группы и аминовые группы, такие как -N(R₁₁')(R₁₂'), где R₁₁' и R₁₂', каждый, независимо выбирается из водорода, гидрокарбила и замещенного гидрокарбила.

[0027] Термин “алкил”, как используется в настоящем документе и в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, обозначает линейный или разветвленный алкил, такой как, но, не ограничиваясь этим, линейный или разветвленный C₁-C₂₅ алкил, или линейный или разветвленный C₁-C₁₀ алкил, или линейный или разветвленный C₂-C₁₀ алкил. Примеры алкильных групп, из которых могут выбираться различные алкильные группы по настоящему изобретению, включают, но, не ограничиваясь этим, те группы, которые перечислены в настоящем документе ранее. Алкильные группы различных соединений по настоящему изобретению могут, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, включать одну или несколько ненасыщенных связей, выбранных из группы -CH=CH-, и/или одну или несколько групп -C≡C-, при условии, что алкильная группа не содержит двух или более сопряженных ненасыщенных связей. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, алкильные группы не содержат ненасыщенных связей, таких как группы CH=CH и группы -C≡C-.

[0028] Термин “циклоалкил”, как используется в настоящем документе и в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, обозначает группы, которые являются соответствующим образом циклическими, такие как, но, не ограничиваясь этим, C₃-C₁₂ циклоалкильные (включая, но, не ограничиваясь этим, циклические C₅-C₇ алкильные) группы. Примеры циклоалкильных групп включают, но, не ограничиваясь этим, те группы, которые перечислены ранее в настоящем документе. Термин “циклоалкил”, как используется в настоящем документе и в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, также включает: соединенные мостиковыми связями кольцевые полициклоалкильные группы (или соединенные мостиковыми связями кольцевые полициклические алкильные группы), такие как, но, не ограничиваясь этим, бицикло[2,2,1]гептил (или норборнил) и бицикло[2,2,2]октил; и конденсированные кольцевые полициклоалкильные группы (или конденсированные кольцевые полициклические алкильные группы), такие как, но, не ограничиваясь этим, октагидро-1H-инденил и декагидронафталенил.

[0029] Термин “гетероциклоалкил”, как используется в настоящем документе и в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, обозначает группы, которые являются соответствующим образом циклическими (имея, по меньшей мере, один гетероатом в циклическом кольце), такие как, но, не ограничиваясь этим, C₃-C₁₂ гетероциклоалкильные группы или C₅-C₇ гетероциклоалкильные группы, и которые имеют, по меньшей мере, один гетероатом в циклическом кольце, такой как, но, не ограничиваясь этим, O, S, N, P, и их сочетания. Примеры гетероциклоалкильных групп включают, но, не ограничиваясь этим, имидазолил, тетрагидрофуранил, тетрагидропиранил и пиперидинил. Термин “гетероциклоалкил”, как используется в настоящем документе и в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, также включает: соединенные мостиковыми связями кольцевые полициклические гетероциклоалкильные группы, такие как, но, не ограничиваясь этим, 7-оксабицикло[2,2,1]гептанил; и конденсированные кольцевые полициклические гетероциклоалкильные группы, такие как, но, не ограничиваясь этим, октагидроциклопента[b]пиранил и октагидро 1H изохроменил.

[0030] Как используется в настоящем документе и в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, термин “арил” включает C₅-C₁₈ арил, такой как C₅-C₁₀ арил (и включает полициклические арильные группы, включая полициклические конденсированные кольцевые арильные группы). Репрезентативные арильные группы включают, но, не ограничиваясь этим, фенил, нафтил, антрацинил и триптиценил.

[0031] Термин “гетероарил”, как используется в настоящем документе и в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, обозначает арильные группы, имеющие, по меньшей мере, один гетероатом в кольце, и включают, но, не ограничиваясь этим, C₅-C₁₈ гетероарил, такой как, но, не ограничиваясь этим, C5-C10 гетероарил (включая конденсированные кольцевые полициклические гетероарильные группы), и обозначает арильную группу, имеющую, по меньшей мере, один гетероатом в ароматическом кольце, или, по меньшей мере, в одном ароматическом кольце, в случае конденсированной кольцевой полициклической гетероарильной группы. Примеры гетероарильных групп включают, но, не ограничиваясь этим, фуранил, пиранил, пиридинил, изохинолин и пиримидинил.

[0032] Как используется в настоящем документе, термин “конденсированная кольцевая полициклическая арилалкильная группа” и сходные термины, такие как конденсированная кольцевая полициклическая алкиларильная группа, конденсированная кольцевая полициклоарилалкильная группа и конденсированная кольцевая полициклоалкиларильная группа, обозначают конденсированную кольцевую полициклическую группу, которая содержит, по меньшей мере, одно арильное кольцо и, по меньшей мере, одно циклоалкильное кольцо, которые являются конденсированными вместе с формированием конденсированной кольцевой структуры. Для целей неограничивающей иллюстрации, примеры конденсированных кольцевых полициклических арилалкильных групп включают, но, не ограничиваясь этим, инденил, 9H-флоуренил, циклопентанафтенил и индаценил.

[0033] Термин “аралкил”, как используется в настоящем документе и в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, включает, но, не ограничиваясь этим, C₆-C₂₄ аралкил, такой как, но, не ограничиваясь этим, C₆-C₁₀ аралкил, и обозначает арильную группу, замещенную алкильной группой. Примеры аралкильных групп включают, но, не ограничиваясь этим, те группы, которые перечислены в настоящем документе ранее.

[0034] Пригодные для использования необработанные наполнители для применения в способе по настоящему изобретению могут включать большое разнообразие материалов, известных специалистам в данной области. Неограничивающие примеры могут включать неорганические оксиды, такие как неорганические материалы в виде частиц и аморфные твердые материалы, которые имеют либо кислород (химически адсорбированный или ковалентно связанный), либо гидроксил (связанный или свободный) на экспонируемой поверхности, такие как, но, не ограничиваясь этим, оксиды металлов в Периодах 2, 3, 4, 5 и 6 Групп Ib, IIb, IIIa, IIIb, IVa, IVb (за исключением углерода), Va, VIa, VIIa и VIII Периодической таблицы элементов в Advanced Inorganic Chemistry: Comprehensive Text by F. Albert Cotton et al, Fourth Edition, John Wiley and Sons, 1980. Неограничивающие примеры пригодных для использования неорганических оксидов могут включать, но, не ограничиваясь этим, силикаты алюминия, диоксид кремния, такие как силикагель, коллоидный диоксид кремния, преципитированный диоксид кремния и их смеси.

[0035] Неорганический оксид в соответствии с некоторыми вариантами осуществления может представлять собой диоксид кремния. Например, в определенных вариантах осуществления, неорганический оксид может включать преципитированный диоксид кремния, коллоидный диоксид кремния и их смеси. Диоксид кремния может иметь средний конечный размер частиц меньше чем 0,1 микрон или больше чем 0,001 микрон, или от 0,01 до 0,05 микрон, или от 0,015 до 0,02 микрон, как измерено с помощью электронного микроскопа. Кроме того, диоксид кремния может иметь удельную площадь поверхности от 25 до 1000 квадратных метров на грамм, например, от 75 до 250 квадратных метров на грамм, или от 100 до 200 квадратных метров на грамм, как определяется с помощью метода Брунауэра, Эмметта, Теллера (БЭТ) в соответствии с ASTM D1993-91. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, наполнитель представляет собой преципитированный диоксид кремния.

[0036] Как упоминалось ранее, суспензию необработанного наполнителя обрабатывают с помощью композиции для обработки, которая может содержать агент для обработки. В определенных вариантах осуществления, агент для обработки может действовать в качестве агента для связывания. Термин “агент для связывания”, как используется в настоящем документе, обозначает материал, который связывается (ионно или ковалентно) с (i) группами, присутствующими на поверхности частицы наполнителя (например, на поверхности диоксида кремния), а также с (ii) функциональными группами, присутствующими на компоненте (компонентах) полимерной матрицы, в которую инкорпорируется наполнитель. Таким образом, частицы наполнителя могут “связываться” с компонентами полимерной матрицы.

[0037] Альтернативно, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, агент для обработки может действовать в качестве несвязывающего агента. Термин “несвязывающий агент”, как используется в настоящем документе, обозначает материал, который служит для компатибилизирования обработанного наполнителя и полимерной композиции, в которой используется, в конечном счете, обработанный наполнитель. То есть, несвязывающий агент может влиять на свободную энергию поверхности частиц обработанного наполнителя для получения частиц обработанного наполнителя, которые имеют поверхностную энергию сходную с полимерной композицией. Это облегчает инкорпорирование обработанного наполнителя в полимерную композицию и может служить для улучшения (например, уменьшения) вязкости композиции при смешивании. Необходимо отметить, что несвязывающие агенты, как ожидается, не связываются с каучуковой матрицей кроме как посредством взаимодействий Ван дер Ваальса. Как используется в настоящем документе, термин “несвязывающий агент” может использоваться взаимозаменяемо с термином «компатибилизатор».

[0038] Необходимо отметить, что многие агенты для обработки могут одновременно функционировать в качестве как агента для связывания, так и несвязывающего агента/компатибилизатора.

[0039] Агенты для обработки, используемые в способах по настоящему изобретению, представляют собой агенты, которые содержат ненасыщенную жирную кислоту и ее соли. Термин “ненасыщенная жирная кислота”, как используется в настоящем документе, обозначает карбоновые кислоты, имеющие длинную углеводородную цепь, по меньшей мере, с одной двойной связью углерод-углерод в углеводородной цепи. Мононенасыщенная жирная кислота содержит одну двойную связь углерод-углерод в углеводородной цепи, в то время как полиненасыщенная жирная кислота содержит две или более двойных связей углерод-углерод.

[0040] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, их производные ненасыщенных жирных кислот и их соли могут быть представлены следующей далее формулой (A):

ZO-C(O)-R (A).

Обращаясь к Формуле (A), здесь в соответствии с некоторыми вариантами осуществления Z может представлять собой H⁺ и R может представлять собой линейный или разветвленный необязательно замещенный C₄-C₃₈ алкил, имеющий, по меньшей мере, одну двойную связь углерод-углерод. Как используется в настоящем документе, “производные” обозначают димеры (например, и без ограничения, димеры ундециленовой кислоты) и замещенные продукты. В соответствии с другими вариантами осуществления, ненасыщенная жирная кислота может быть функционализованной на одной или нескольких ненасыщенных группах (двойных связях углерод-углерод). Под “функционализованной” подразумевается, что функциональная группа, как описано в настоящем документе, может добавляться на месте двойной связи углерод-углерод посредством реакции. То есть, двойная связь может разрываться и может образовываться функциональная группа.

[0041] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, полезные ненасыщенные жирные кислоты включают соединения, которые являются, по меньшей мере, минимально диспергируемыми/растворимыми в воде. Ненасыщенные жирные кислоты пригодные для использования в настоящем изобретении, включают, например, и без ограничения, мононенасыщенные жирные кислоты, такие как олеиновая кислота (CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COOH), рицинолевая кислота (CH₃(CH₂)₅CH(OH)CH₂CH=CH(CH₂)₇COOH), пальмитотелиновая кислота (CH₃(CH₂)₅CH=CH(CH₂)₇COOH), вакценовая кислота (CH₃(CH₂)₅CH=CH(CH₂)₉COOH), гуарановая кислота (CH₃(CH₂)₅CH=CH(CH₂)₁₁COOH), элаидиновая кислота (CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COOH), гондоиновая кислота (CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₉COOH), эруковая кислота (CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₁₁COOH), ацетэруковая кислота (CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₁₃COOH), ундециленовая кислота (CH₂=CH(CH₂)₈COOH). Ненасыщенные жирные кислоты пригодные для использования в настоящем изобретении включают, например и без ограничения, полиненасыщенные жирные кислоты, такие как линолевая кислота (CH₃(CH₂)₄(CH=CHCH₂)₂(CH₂)₆COOH), сопряженные линолевые кислоты, α-линоленовая кислота (CH₃CH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₇COOH), γ-линоленовая кислота (CH₃(CH₂)₄CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₄COOH), дигомо-γ-линоленовая кислота (CH₃(CH₂)₄CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₆COOH), линоленовая кислота (CH₃CH₂(CH=CHCH₂)₃(CH₂)₆COOH), арахидоновая кислота (CH₃(CH₂)₄(CH=CHCH₂)₄(CH₂)₂COOH), стеаридоновая кислота (CH₃CH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₄COOH), эйкозапентаеновая кислота (CH₃CH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₃COOH), докозагексаеновая кислота (CH₃CH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₂COOH), докозатетраеновая кислота (CH₃(CH₂)₄CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₅COOH), α- и β-элеостеариновая кислота (CH₃(CH₂)₃(CH=CH)₃(CH₂)₇COOH), календовая кислота (CH₃(CH₂)₄(CH=CH)₃(CH₂)₆COOH), мидовая кислота (CH₃(CH₂)₇CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₃COOH), линоэлаидиновая кислота (CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH), сапиеновая кислота (CH3(CH2)8CH=CH(CH2)4COOH), миристоленовая кислота (CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH), гадолиновая кислота (CH3(CH2)9CH=CH(CH2)7COOH), и их сочетания. Как используется в настоящем документе, термин ненасыщенная жирная кислота содержит как цис, так и транс ее изомеры.

[0042] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, жирная кислота содержит линейную или разветвленную необязательно замещенную C₁₀-C₁₈ алкильную группу R, имеющую в себе, по меньшей мере, одну двойную связь углерод-углерод. В соответствии с некоторыми неограничивающими вариантами осуществления, ненасыщенная жирная кислота представляет собой мононенасыщенную жирную кислоту. В соответствии с некоторыми неограничивающими вариантами осуществления, ненасыщенная жирная кислота представляет собой, по меньшей мере, одну кислоту из олеиновой кислоты или ее соли и ундециленовой кислоты или ее соли. В соответствии с некоторыми другими вариантами осуществления, ненасыщенная жирная кислота представляет собой олеиновую кислоту или ее соль. В соответствии с некоторыми дополнительными неограничивающими вариантами осуществления, соль олеиновой кислоты представляет собой олеат натрия. В соответствии с некоторыми другими вариантами осуществления, ненасыщенная жирная кислота представляет собой ундециленовую кислоту или ее соль. В соответствии с некоторыми другими вариантами осуществления, соль ундециленовой кислоты представляет собой ундециленат натрия.

[0043] Ненасыщенные жирные кислоты или их соли могут быть получены из любого соответствующего коммерческого источника, например, от Sigma-Aldrich Corp. (St. Louis, MO, USA) и Thermo Fisher Scientific, Inc. (Waltham, MA, USA).

[0044] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, R ненасыщенной жирной кислоты содержит боковую цепь, имеющую один или несколько заместителей (или функциональных групп). В дополнение к этому, как описано ранее, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, ненасыщенная жирная кислота может быть функционализована на одной или нескольких ненасыщенных группах (двойных связях углерод-углерод). То есть, двойная связь может разрываться и может образовываться группа заместителей. Неэксклюзивные примеры заместителей на R или функционализованной ненасыщенной группы могут включать общие категории алкилов, алкенилов, алкинилов, фенилов, бензилов, галогенов (включая группы фтора, хлора, брома и йода), гидроксилов, карбонилов, альдегидов, галогенформилов, сложных карбонатных эфиров, карбоксилатов, карбоксилов, сложных эфиров, метокси, гидроперокси, перокси, простых эфиров, гемиацеталей, гемикеталей, ацеталей, кеталей, сложных ортоэфиров, метилендиокси, сложных ортокарбонатных эфиров, карбоксамидов, первичных аминов, вторичных аминов, третичных аминов, четвертичных соединений аммония, иминов (первичных кетиминов, вторичных кетиминов, первичных альдиминов, вторичных альдиминов), имидов, азидов, азо, цианатов, изоцианатов, нитратов, нитрилов, изонитрилов, нитрозоокси, нитро, нитрозо, пиридилов, сульфогидрилов (тиолов), сульфидов, дисульфидов, сульфинилов, сульфонилов сульфино, сульфо, тиоцианатов, изотиоцианатов, карбонотиоилов, фосфино, фосфоно, фосфатов, ангидрида и оксирана и их производных. Как используется в настоящем документе, “производные” обозначают соли, продукты раскрытия кольца и замещенные продукты.

[0045] Функционализация либо боковой цепи, либо двойной связи углерод-углерод ненасыщенной жирной кислоты может осуществляться в соответствии со способами, известными в данной области. Эти способы включают, но, не ограничиваясь этим, свободнорадикальноедобавление, электрофильное добавление, нуклеофильное добавление, перициклическое добавление и катализируемые металлом добавления вдоль (или на) по меньшей мере, одной двойной связи углерод-углерод.

[0046] Как описано ранее, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, агент для обработки представляет собой соль ненасыщенной жирной кислоты. Обращаясь опять к Формуле (A), здесь:

ZO-C(O)-R (A),

в соответствии с некоторыми вариантами осуществления R может представлять собой линейный или разветвленный необязательно замещенный C₄-C₃₈ алкил, имеющий, по меньшей мере, одну двойную связь углерод-углерод, и Z представляет собой катион (соль ненасыщенной жирной кислоты) и может представлять собой катион любого щелочного металла, катион щелочно-земельного металла, катион переходного металла, катион аммония или четвертичного аммония. Катионы щелочных металлов включают, но, не ограничиваясь этим, Na⁺ и K⁺. Катионы щелочно-земельных металлов включают, но, не ограничиваясь этим, Mg²⁺ и Ca²⁺. Катионы переходных металлов включают, но, не ограничиваясь этим, Cd²⁺ и Mn²⁺. Катионы четвертичного аммония включают, но, не ограничиваясь этим катионы, представленные следующей далее формулой (B):

⁺N(R)₄ (B).

Обращаясь к Формуле (B), здесь каждый R независимо представляет собой линейную или разветвленную C₁-C₁₂ алкильную группу или арильную группу.

[0047] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, агент для обработки содержит ненасыщенную жирную кислоту, имеющую полярную боковую цепь. Примеры полярных групп, которые могут находиться на полярной боковой цепи R Формулы (A) или определять ее, включают, но, не ограничиваясь этим, гидроксильные, тио