CN105315434B - 水性分散剂及水性色浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水性分散剂及水性色浆，属于高分子材料领域。此外，本发明还涉及水性色浆的制备方法。水性分散剂，由聚异氰酸酯、以及咪唑化合物封端含羟基水性聚合物合成。水性色浆的制备方法，包括以下步骤：提供所述的水性分散剂；在所述水性分散剂存在下，将着色剂分散在水性分散介质中。本申请提供的水性分散剂，对着色剂有很好的通用分散性。

Description

水性分散剂及水性色浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性分散剂及水性色浆，属于高分子材料领域。此外，本发明还涉及水性色浆的制备方法。

背景技术

超支化聚合物具有高度支化的分子结构赋予其优良的性能，包括：（1）低粘度：超支化聚合物具有高度支化、紧凑的三维球形结构，分子链不易缠结，与相当分子量的线性聚合物相比，超支化聚合物有更低的熔融或溶液粘度。（2）高溶解性：与同等分子量的线性聚合物相比，超支化聚合物在溶剂中的溶解度增大，可大大降低溶剂的用量，降低成本和减少排放；（3）众多的活性端基官能团：超支化聚合物是由“核”和重复单元逐步反应而制备的，外围会留下很多的活性官能团。

以上性能使超支化聚合物可以在涂料、油墨、催化剂、药物传输、交联剂等领域获得广泛的应用，特别适合做高固体份和无溶剂涂料。

特别在水性色浆方面，超支化聚合物可以作为分散剂，提高色浆的稳定性。需对超支化聚合物进行端基改性以提高分散品质和稳定性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种具有高分散品质和稳定性的水性分散剂以及水性色浆。

水性分散剂，由聚异氰酸酯、以及咪唑化合物封端含羟基水性聚合物合成。

所述的咪唑化合物为式（Ⅰ）：

式（Ⅰ）

其中，R1代表羧酸或磺酸基团；

所述的咪唑化合物为式（Ⅱ）：

式（Ⅱ）

其中，R1代表羧基或磺酸基团。

所述咪唑化合物式（Ⅰ）与咪唑化合物式（Ⅱ）的摩尔之比为1:0.5-2。

所述的聚异氰酸酯包括脂肪族聚异氰酸酯、三聚异佛尔酮二异氰酸酯。

所述的含羟基水性聚合物包括聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚乙烯醇、聚己内酯二元醇、聚己内酯四元醇。

所述的含羟基水性聚合物为超支化聚酯。

水性色浆，包括所述的水性分散剂。

水性色浆的制备方法，包括以下步骤：

提供所述的水性分散剂；

在所述水性分散剂存在下，将着色剂分散在水性分散介质中。

本申请提供的水性分散剂，对着色剂有很好的分散性，尤其是采用两种咪唑化合物配合时，对所有着色剂有很好的通用分散性。

说明书附图

图1为超支化聚酯的分子结构图。

具体实施方式

请注意，用于本发明优选实施方案的术语“着色剂”是指染料和颜料。用于本发明优选实施方案的术语“染料”是指在其所应用的介质中和有关的周围条件下的溶解度为10mg/L以上的着色剂。术语“颜料”定义为在有关的周围条件下实际上不溶于应用介质因此在其中的溶解度小于10mg/L的着色剂。

水性分散剂，由聚异氰酸酯、以及咪唑化合物封端含羟基水性聚合物合成。

所述的咪唑化合物为式（Ⅰ）：

式（Ⅰ）

其中，R1代表羧酸或磺酸基团；

所述的咪唑化合物为式（Ⅱ）：

式（Ⅱ）

其中，R1代表羧基或磺酸基团。

所述咪唑化合物式（Ⅰ）与咪唑化合物式（Ⅱ）的摩尔之比为1:0.5-2。

所述的聚异氰酸酯包括脂肪族聚异氰酸酯、三聚异佛尔酮二异氰酸酯。

所述的含羟基水性聚合物包括聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚乙烯醇、聚己内酯二元醇、聚己内酯四元醇。

所述的含羟基水性聚合物为超支化聚酯。

水性分散剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将含羟基水性聚合物、聚异氰酸酯和内乳化剂在20-40摄氏度下搅拌混合均匀；

（2）升温至80℃反应得到预聚体；

（3）将预聚体缓慢加入含有咪唑化合物、扩链剂的水中，然后加入三乙胺中和，得到水性聚氨酯。

水性色浆，包括所述的水性分散剂。

水性色浆的制备方法，包括以下步骤：

提供所述的水性分散剂；

在所述水性分散剂存在下，将着色剂分散在水性分散介质中。

着色剂的选择：

着色剂包括无机或者有机的着色剂。

数均着色剂粒径优选为0.050-1μm，更优选0.070-0.300μm，特别优选0.080-0.200μm。最优选地，数均颜料粒径不大于0.150μm。小于0.050μm的平均粒径由于降低的耐光性而不太适合。使用Brookhaven Instruments Particle Sizer BI90plus（动态光散射原理）来测定颜料颗粒的平均粒径。

可在分散剂存在下，通过将着色剂在分散介质中沉淀或研磨来制备着色剂分散体。 混合装置可包括加压捏合机、敞口式捏合机、行星式混合机、溶解器。合适的研磨和分散装置为球磨、珍珠磨、胶体磨、高速分散器、双辊、珠磨、调涂料器和三辊。还可使用超声制备分散体。许多不同类型的材料可用作研磨介质，例如玻璃、陶瓷、金属和塑料。在一个优选的实施方案中，研磨介质可包括颗粒，优选基本为球形形状。

测量方法：

光谱分离系数SFF

光谱分离系数SSF为表征喷墨油墨着色性能优良与否的度量，因为它考虑了与光吸收有关的性质(例如最大吸收波长λmax、吸收谱的形状和在λmax下的吸光度值)以及与分散品质和稳定性有关的性质。

在较高波长下测量吸光度得到对吸收谱形状的指示。可基于溶液中的固体颗粒诱导的光散射现象评价分散品质。当以透射测量时，颜料油墨中的光散射可检测为，与实际颜料的吸光度峰值相比，在较高波长下的吸光度增大。

通过使用记录的油墨溶液的光谱数据并比较最大吸光度与在参比波长下的吸光度，来计算油墨的光谱分离系数SSF。参比波长取决于使用的颜料。用水将颜料稀释至0.002或0.005%的质量浓度。

使用Shimadzu UV-2101PC双束分光光度计以透射测定吸光度。

通过SSF表征喷墨油墨着色性能。

通过比较热处理(例如于80℃下一周)前后的SSF来评价分散稳定性。

下面通过具体的实施例来进一步说明本发明：

实施例1-6

脂肪族聚异氰酸酯：Desmodur DN，水性无溶剂。

聚氧化丙烯二醇数均分子量2000；

聚氧化丙烯三醇数均分子量1500；

超支化聚酯：Boltorn H30；

苯并咪唑-5,6-二甲酸：上海迈瑞尔化学技术有限公司；

2-巯基-5-苯并咪唑羧酸：梯希爱(上海)化成工业发展有限公司。

通过以下组分制备出的水性色浆来检测水性分散剂的性能：

水性分散剂的制备：

在制备后直接测定SSF，以及在于80℃下热处理一周后测定每一种油墨的光谱分离系数(SSF)的损失%。

可见，本申请的水性分散剂具有很好的稳定性和着色力。

Claims (3)

1.水性分散剂，其特征在于，所述的水性分散剂由聚异氰酸酯、以及咪唑化合物和含羟基水性聚合物合成；所述咪唑化合物为式(Ⅰ)和式(Ⅱ)物质的混合，

所述的咪唑化合物为式(Ⅰ)：

其中，R1代表羧酸或磺酸基团；

所述的咪唑化合物为式(Ⅱ)：

其中，R1代表羧基或磺酸基团；

所述咪唑化合物式(Ⅰ)与咪唑化合物式(Ⅱ)的摩尔之比为1:0.5-2；

所述的聚异氰酸酯包括脂肪族聚异氰酸酯、三聚异佛尔酮二异氰酸酯；

所述的含羟基水性聚合物为超支化聚酯。

2.水性色浆，其特征在于，包括权利要求1所述的水性分散剂。

3.水性色浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供权利要求1中所述的水性分散剂；

在所述水性分散剂存在下，将着色剂分散在水性分散介质中。