CN101357308A - 水性颜料色浆用分散剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性颜料色浆用分散剂及其制备方法，产品是由疏水性单体、亲水性单体、功能性单体、引发剂、溶剂为原料反应形成的高分子聚合物。制备方法包括将疏水性单体、亲水单体、功能性单体、溶剂配成溶液，在反应器中加入上述溶液重量的1/3～2/3，搅拌升温到40℃～70℃，滴加1～4％重量百分比的引发剂和剩余的溶液，1～2小时滴加完毕后，保温反应1～5小时，加入碱液调节pH值到7.0～9.0，60～160℃下蒸馏出溶剂，得到乳白色液体产品。本发明原料简单、易得，制备方便，该分散剂用于水性介质中，具有分散能力比常规分散剂强，稳定效果好等优点，可制得色泽鲜艳明亮、流动性好、稳定性高的水性超细颜料分散体系。
Description
技术领域：
本发明涉及一种水性颜料色浆用分散剂及其制备方法。
背景技术：
溶剂型颜料存在向大气挥发有机溶剂、严重污染空气的缺点，随着颜料行业的发展以及人们环境保护意识的提高，科技工作人员将目光转向水性颜料的开发。水性超细颜料是以水为分散介质，有效降低了有机物质的排放量，符合环保要求，可被广泛应用于纺织、造纸、建筑、塑料和金属喷涂等领域。
水性超细颜料的制备技术主要是将颜料颗粒粉碎成超细粒子，并均匀地分散到连续相中，以期得到一个稳定的悬浮体系。颜料粉碎过程中，随着颜料粒径的减小，颜料粒子表面自由能增加，颜料颗粒容易发生聚集，分散体系变得不稳定，因此颜料的超细化和稳定分散是水性颜料制备技术的重要环节。目前，提高超细颜料在水性体系中分散稳定的方法有：松香处理法、颜料衍生物法、超微粒子吸附法、等离子体处理法和分散剂法等，其中分散剂法是使用最为广泛且分散效果稳定的一种方法。用于水性颜料体系中的分散剂可分为三种：无机分散剂、有机小分子分散剂和高分子分散剂。无机分散剂容易给分散体系引入新的杂质离子，有机小分子分散剂分散稳定性弱，分散效果差，因此，目前在水性颜料体系中使用的主要是高分子分散剂。高分子分散剂的分散稳定机理除了改变颜料粉体表面的电荷性质，增大静电斥力外，还通过增大高分子吸附层厚度来增加空间位阻。与传统的分散剂相比，高分子分散剂在结构上的改进是以锚固基团取代表面活性剂的亲水基团，锚固基团可根据颜料颗粒的表面性质进行选择，基团大小与数目可根据实际需要进行设计，使高分子分散剂在颜料颗粒表面牢固吸附，难解吸；此外，以聚合物溶剂化链取代表面活性剂的亲油基团，聚合单体根据分散介质的性质而定，以保证能在介质中充分伸展，链长度可通过改变聚合物分子量来调节，使高分子分散剂在颜料表面形成足够的空间厚度。
与传统分散剂相比，高分子分散剂用于水性介质中，具有分散能力强，稳定效果好等优点，成为颜料分散加工的研究热点。常用的高分子分散剂主要有丙烯酸类和马来酸酐类的均聚物或共聚物，其中代表性的高分子分散剂-苯乙烯与马来酸酐的共聚物具有良好的表面物性，其水溶液拥有良好的乳化分散和稳定效果，但此类高分子分散剂不是常用试剂，在市场上很难买到；该类分散剂具有较长分子链，容易使分散体系出现粘度增大、流动性变差的现象；而且该类分散剂存在降低表面张力能力低、乳化效果和电荷效应两者很难同时达到最佳的缺点。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种原料简单、易得，制备方便的水性颜料色浆用分散剂及其制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种水性颜料色浆用分散剂，其特征是：是由下列重量百分比的原料反应形成的高分子聚合物：
疏水性单体 10～40％
亲水性单体 15～45％
功能性单体 10～30％
引发剂 1～4％
溶剂 10～50％。
疏水性单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基乙烯醚、乙酸乙烯酯中的一种或两种混合单体。
亲水性单体是丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐中的一种或两种混合单体。
功能性单体是乙烯基七甲基环四硅氧烷、丙烯酸环氧丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种混合单体。
引发剂是偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化氢、过硫酸胺、过氧化硫酸钾或偏重亚硫酸钠。
溶剂是丙酮、丁酮、环己酮、吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺的一种或几种混合物。
一种水性颜料色浆用分散剂的制备方法，其特征是：包括下列步骤：将10～40％重量百分比的疏水性单体、15～45％重量百分比的亲水单体、10～30％重量百分比的功能性单体、10～50％重量百分比的溶剂配成溶液，在反应器中加入上述溶液重量的1/3～2/3，搅拌升温到40℃～70℃，滴加1～4％重量百分比的引发剂和剩余的溶液，1～2小时滴加完毕后，保温反应1～5小时，加入碱液调节pH值到7.0～9.0，60～160℃下蒸馏出溶剂，得到乳白色液体产品；上述疏水性单体、亲水性单体、功能性单体、溶剂、引发剂的用量之和为100％。
本发明原料简单、易得，制备方便，采用溶剂法制备水性超细颜料色浆用分散剂，该分散剂用于水性介质中，具有分散能力比常规分散剂强，稳定效果好等优点，可制得色泽鲜艳明亮、流动性好、稳定性高的水性超细颜料分散体系。本发明所述的制备方法工艺流程简短、设备投资小、反应可在较低的温度下进行，不会出现凝胶现象和自动加速现象。
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
具体实施方式：
实施例1：
本发明水性超细颜料色浆用分散剂的制备方法采用以下工艺步骤：
原料配方：(均为质量百分比)
苯乙烯 25％
顺丁烯二酸酐 30％
N-乙烯基吡咯烷酮 20％
过氧化硫酸钾 4％
丙酮 21％
操作过程：先将疏水性单体-苯乙烯、亲水单体-顺丁烯二酸酐、功能性单体-N-乙烯基吡咯烷酮、溶剂-丙酮配成溶液，在装有回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的反应器中加入1/3的溶液，搅拌升温到40℃，滴加引发剂-过氧化硫酸钾和剩余的溶液，2小时滴加完毕后，保温反应4小时，加入浓度28％的氨水调节pH值到9.0，60℃下蒸馏出丙酮，得到乳白色液体产品。
实施例2：
本发明水性超细颜料色浆用分散剂的制备方法采用以下工艺步骤：
原料配方：(均为质量百分比)
丙烯酸2-乙基己酯 25％
顺丁烯二酸酐 10％
甲基丙烯酸羟乙酯 25％
过氧化二苯甲酰 3％
环己酮 37％
操作过程：先将疏水性单体-丙烯酸2-乙基己酯、亲水单体-顺丁烯二酸酐、功能性单体-甲基丙烯酸羟乙酯、溶剂-环己酮配成溶液，在装有回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的反应器中加入2/3的溶液，搅拌升温到70℃，滴加引发剂-过氧化二苯甲酰和剩余的溶液，1小时滴加完毕后，保温反应5小时，加入0.3mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值到7.0，160℃下蒸馏出环己酮，得到乳白色液体产品。
实施例3：
本发明水性超细颜料色浆用分散剂的制备方法采用以下工艺步骤：
原料配方：(均为质量百分比)
苯乙烯 25％
顺丁烯二酸酐 20％
甲基丙烯酸羟乙酯 10％
过氧化二苯甲酰 4％
丁酮 41％
操作过程：先将疏水性单体-苯乙烯、亲水单体-顺丁烯二酸酐、功能性单体-甲基丙烯酸羟乙酯、溶剂-丁酮配成溶液，在装有回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的反应器中加入1/2的溶液，搅拌升温到40℃，滴加引发剂-过氧化二苯甲酰和剩余的溶液，1.5小时滴加完毕后，保温反应2小时，加入0.3mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值到8.0，80℃下蒸馏出丁酮，得到乳白色液体产品。
实施例4：
本发明水性超细颜料色浆用分散剂的制备方法采用以下工艺步骤：
原料配方：(均为质量百分比)
甲基乙烯醚 35％
丙烯腈 20％
甲基丙烯酸二甲氨基乙 20％
酯
偶氮二异丁腈 5％
N，N-二甲基甲酰胺 20％
先将疏水性单体-甲基乙烯醚、亲水单体-丙烯腈、功能性单体-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、溶剂-N，N-二甲基甲酰胺配成溶液，在装有回流冷凝管、滴液漏斗和温度计的反应器中加入1/3的溶液，搅拌升温到70℃，滴加引发剂-偶氮二异丁腈和剩余的溶液，1小时滴加完毕后，保温反应2小时，加入浓度28％的氨水调节pH值到9.0，160℃下蒸馏出N，N-二甲基甲酰胺，得到乳白色液体产品。
实施例5：
将10～40％(例10％、25％、40％)重量百分比的疏水性单体、15～45％(例15％、30％、45％)重量百分比的亲水单体、10～30％重量百分比的功能性单体、10～50％(例10％、30％、50％)重量百分比的溶剂配成溶液，在反应器中加入上述溶液重量的1/3～2/3，搅拌升温到40℃～70℃(例40℃、55℃、70℃)，滴加1～4％(例1％、3％、4％)重量百分比的引发剂和剩余的溶液，1～2小时滴加完毕后，保温反应1～5小时(例1、3、5小时)，加入碱液调节pH值到7.0～9.0(例7、8、9)，60～160℃(例60℃、120℃、160℃)下蒸馏出溶剂，得到乳白色液体产品；上述疏水性单体、亲水性单体、功能性单体、溶剂、引发剂的用量之和为100％。
疏水性单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基乙烯醚、乙酸乙烯酯中的一种或两种混合单体。
亲水性单体是丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐中的一种或两种混合单体。
功能性单体是乙烯基七甲基环四硅氧烷、丙烯酸环氧丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种混合单体。
引发剂是偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化氢、过硫酸胺、过氧化硫酸钾或偏重亚硫酸钠。
溶剂是丙酮、丁酮、环己酮、吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺的一种或几种混合物。
Claims (7)
1、一种水性颜料色浆用分散剂，其特征是：是由下列重量百分比的原料反应形成的高分子聚合物：
疏水性单体 10～40％
亲水性单体 15～45％
功能性单体 10～30％
引发剂 1～4％
溶剂 10～50％。
2、根据权利要求1所述的水性颜料色浆用分散剂，其特征是：疏水性单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基乙烯醚、乙酸乙烯酯中的一种或两种混合单体。
3、根据权利要求1或2所述的水性颜料色浆用分散剂，其特征是：亲水性单体是丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐中的一种或两种混合单体。
4、根据权利要求1或2所述的水性颜料色浆用分散剂，其特征是：功能性单体是乙烯基七甲基环四硅氧烷、丙烯酸环氧丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种混合单体。
5、根据权利要求1或2所述的水性颜料色浆用分散剂，其特征是：引发剂是偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化氢、过硫酸胺、过氧化硫酸钾或偏重亚硫酸钠。
6、根据权利要求1或2所述的水性颜料色浆用分散剂，其特征是：溶剂是丙酮、丁酮、环己酮、吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺的一种或几种混合物。
7、一种权利要求1所述的水性颜料色浆用分散剂的制备方法，其特征是：包括下列步骤：将10～40％重量百分比的疏水性单体、15～45％重量百分比的亲水单体、10～30％重量百分比的功能性单体、10～50％重量百分比的溶剂配成溶液，在反应器中加入上述溶液重量的1/3～2/3，搅拌升温到40℃～70℃，滴加1～4％重量百分比的引发剂和剩余的溶液，1～2小时滴加完毕后，保温反应1～5小时，加入碱液调节pH值到7.0～9.0，60～160℃下蒸馏出溶剂，得到乳白色液体产品；上述疏水性单体、亲水性单体、功能性单体、溶剂、引发剂的用量之和为100％。
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