CN107892730A - 一种水性无树脂色浆用高分子分散剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水性无树脂色浆用高分子分散剂及其制备方法，包括以下步骤：非离子型丙烯酸单体与1,4‑顺丁烯二酸酐进行嵌段共聚，后加入催化剂和乙醇胺与丙烯酸嵌段共聚物中酸酐反应生成水性嵌段高分子分散剂。制备的水性嵌段高分子分散剂分子结构具有多种极性基团，与绝大多数水性体系均具有良好的相容性，同时具有酰胺、羧酸铵盐、聚醚等多种颜料锚固基团，对多种颜料均具有良好的润湿分散效果，适合用于制备水性通用色浆。同时聚丙烯酸链段提供良好的空间位阻作用，有效降低体系粘度，提供良好的颜料贮存稳定性，适合用于制作水性无树脂色浆。

Description

一种水性无树脂色浆用高分子分散剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子分散剂，具体说是一种水性无树脂色浆用高分子分散剂及其制备方法，属于精细化工助剂领域。
背景技术
随着环保需求的不断加深，传统油性色浆的应用领域会逐步受限，水性色浆的应用会逐步推广。水性色浆按照组成可以分为水性有树脂色浆和水性无树脂色浆，水性有树脂色浆主要组成部分为树脂和分散剂，水性无树脂色浆主要组成部分为分散剂。因所选树脂与应用体系存在相容性差别，且有些树脂如水性乳液不适合研磨等问题，水性有树脂色浆的应用范围有限，开发可适用于多种水性体系的水性无树脂色浆成为重要的研究方向。
作为水性无树脂色浆中重要的组成部分，水性分散剂的选择至关重要，它需要具有多种颜料锚固基团、良好的降粘作用、优异的颜料贮存稳定性、广泛的相容性才能适用于大多数水性体系。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通用型、应用范围广的水性无树脂色浆用高分子分散剂及其制备方法。
本发明的发明目的是这样实现的：一种水性无树脂色浆用高分子分散剂，其具有式Ⅰ所示结构式，
其中x：1-20，y：1-50，n：1-20；R1表示1-20个碳链长度的烷基，R2表示2-10个碳链长度的铵盐。
一种水性无树脂色浆用高分子分散剂，所述水性无树脂色浆用高分子分散剂由以下原料制成，丙二醇甲醚溶剂、非离子型丙烯酸单体、二叔戊基过氧化物引发剂、1,4-顺丁烯二酸酐、乙醇胺、催化剂三乙胺和蒸馏水；
以非离子型丙烯酸单体和1,4-顺丁烯二酸酐作为单体，其中非离子型丙烯酸单体占总单体质量分数的30-90％，上述其余组份的含量分别为：丙二醇甲醚溶剂的用量为总单体质量的50-100％，二叔戊基过氧化物引发剂的用量为总单体质量的0.6-6％，乙醇胺的用量为总单体质量的1-50％，催化剂三乙胺的用量为总单体质量的2-75％，蒸馏水的用量为反应物总质量的50-200％。
作为改进，所述非离子型丙烯酸单体是含有15-40个碳链长度的烷基封端的聚乙二醇单丙烯酸酯。
作为改进，所述聚乙二醇单丙烯酸酯采用甲氧基聚乙二醇(550)单丙烯酸酯、烷氧基十二烷基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯中的任一种或以任意比例混合。
一种所述水性无树脂色浆用高分子分散剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将丙二醇甲醚溶剂加入到装有搅拌和冷凝装置的四口烧瓶中，在130-150℃温度、通氮气保护下，滴加非离子型丙烯酸单体与适量二叔戊基过氧化物引发剂的混合物，1-3h滴加完毕；
2)继续加入1,4-顺丁烯二酸酐，保温0.5-1h，补加剩余二叔戊基过氧化物引发剂，保温0.5-2h，关闭氮气，抽真空除去溶剂；
3)通氮气并降温至60-120℃，加入乙醇胺和催化剂三乙胺，保温3-6h，再加入蒸馏水，搅拌均匀，即制得水性无树脂色浆用高分子分散剂。
本发明的原理：非离子型丙烯酸单体与1,4-顺丁烯二酸酐进行嵌段共聚，后加入催化剂和乙醇胺与丙烯酸嵌段共聚物中酸酐反应生成水性嵌段高分子分散剂。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1)分子结构中具有多种极性基团，与绝大多数水性体系均具有良好的相容性，应用范围广。
2)本发明分散剂的分子结构中具有酰胺、羧酸铵盐、聚醚等多种颜料锚固基团，对多种颜料均具有良好的润湿作用，适合制作水性通用色浆。
3)该分散剂的分子结构中的聚丙烯酸链段，提供有效的空间位阻作用，有效降低体系粘度，同时保持良好的贮存稳定性，适合用于制备水性无树脂色浆。
具体实施方式
本发明的水性无树脂色浆用高分子分散剂，其具有式Ⅰ所示结构式，
其中x：1-20，y：1-50，n：1-20；R1表示1-20个碳链长度的烷基，R2表示2-10个碳链长度的铵盐。
一种水性无树脂色浆用高分子分散剂，所述水性无树脂色浆用高分子分散剂由以下原料制成，丙二醇甲醚溶剂、非离子型丙烯酸单体、二叔戊基过氧化物引发剂、1,4-顺丁烯二酸酐、乙醇胺、催化剂三乙胺和蒸馏水；
以非离子型丙烯酸单体和1,4-顺丁烯二酸酐作为单体，其中非离子型丙烯酸单体占总单体(非离子型丙烯酸单体和1,4-顺丁烯二酸酐的总和)质量分数的30-90％，上述其余组份的含量分别为：丙二醇甲醚溶剂的用量为总单体质量的50-100％，二叔戊基过氧化物引发剂的用量为总单体质量的0.6-6％，乙醇胺的用量为总单体质量的1-50％，催化剂三乙胺的用量为总单体质量的2-75％，蒸馏水的用量为反应物总质量的50-200％。
作为改进，所述非离子型丙烯酸单体是含有15-40个碳链长度的烷基封端的聚乙二醇单丙烯酸酯。
作为改进，所述聚乙二醇单丙烯酸酯采用甲氧基聚乙二醇(550)单丙烯酸酯(沙多玛CD553)、烷氧基十二烷基丙烯酸酯(沙多玛CD9075)、甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯(沙多玛CD551)中的任一种或以任意比例混合。
一种水性无树脂色浆用高分子分散剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将丙二醇甲醚溶剂加入到装有搅拌和冷凝装置的四口烧瓶中，在130-150℃温度、通氮气保护下，滴加非离子型丙烯酸单体与适量二叔戊基过氧化物引发剂的混合物，1-3h滴加完毕；
2)继续加入1,4-顺丁烯二酸酐，保温0.5-1h，补加剩余二叔戊基过氧化物引发剂，保温0.5-2h，关闭氮气，抽真空除去溶剂；
3)通氮气并降温至60-120℃，加入乙醇胺和催化剂三乙胺，保温3-6h，再加入蒸馏水，搅拌均匀，即制得水性无树脂色浆用高分子分散剂。
实施例1
一种水性无树脂色浆用高分子分散剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将50g的丙二醇甲醚溶剂加入到装有搅拌和冷凝装置的四口烧瓶中，在138℃温度、通氮气保护下，搅拌反应，滴加27.5g的甲氧基聚乙二醇(550)单丙烯酸酯(沙多玛CD553)与0.75g的二叔戊基过氧化物引发剂的混合物，3h滴加完毕；
2)继续加入22.5g的1,4-顺丁烯二酸酐，保温0.5h，补加0.25g的二叔戊基过氧化物引发剂，保温1h，关闭氮气，抽真空除去溶剂；
3)通氮气并降温至90℃，加入14.01g的乙醇胺和23.22g的催化剂三乙胺，保温5h，再加入130.85g的蒸馏水，搅拌均匀，即制得水性无树脂色浆用高分子分散剂。
实施例2
一种水性无树脂色浆用高分子分散剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将50g的丙二醇甲醚溶剂加入到装有搅拌和冷凝装置的四口烧瓶中，在148℃温度、通氮气保护下，搅拌反应，滴加16.3g的烷氧基十二烷基丙烯酸酯(沙多玛CD9075)与0.5g的二叔戊基过氧化物引发剂的混合物，2h滴加完毕；
2)继续加入34.7g的1,4-顺丁烯二酸酐，保温1h，补加0.35g的二叔戊基过氧化物引发剂，保温2h，关闭氮气，抽真空除去溶剂；
3)通氮气并降温至90℃，加入21.61g的乙醇胺和35.81g的催化剂三乙胺，保温6h，再加入161.13g的蒸馏水，搅拌均匀，即制得水性无树脂色浆用高分子分散剂。
实施例3
一种水性无树脂色浆用高分子分散剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将50g的丙二醇甲醚溶剂加入到装有搅拌和冷凝装置的四口烧瓶中，在140℃温度、通氮气保护下，搅拌反应，滴加35g的甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯(沙多玛CD551)与1g的二叔戊基过氧化物引发剂的混合物，1.5h滴加完毕；
2)继续加入15g的1,4-顺丁烯二酸酐，保温1h，补加0.15g的二叔戊基过氧化物引发剂，保温1.5h，关闭氮气，抽真空除去溶剂；
3)通氮气并降温至60℃，加入9.33g的乙醇胺和15.48g的催化剂三乙胺，保温5h，再加入113.7g的蒸馏水，搅拌均匀，即制得水性无树脂色浆用高分子分散剂。
实施例4
一种水性无树脂色浆用高分子分散剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将50g的丙二醇甲醚溶剂加入到装有搅拌和冷凝装置的四口烧瓶中，在138℃温度、通氮气保护下，搅拌反应，滴加43g的甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯(沙多玛CD551)与1.5g的二叔戊基过氧化物引发剂的混合物，3h滴加完毕；
2)继续加入7g的1,4-顺丁烯二酸酐，保温0.5h，补加0.1g的二叔戊基过氧化物引发剂，保温1h，关闭氮气，抽真空除去溶剂；
3)通氮气并降温至90℃，加入3.11g的乙醇胺和5.16g的催化剂三乙胺，保温3h，再加入87.4g的蒸馏水，搅拌均匀，即制得水性无树脂色浆用高分子分散剂。
实施例5
一种水性无树脂色浆用高分子分散剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)将50g的丙二醇甲醚溶剂加入到装有搅拌和冷凝装置的四口烧瓶中，在138℃温度、通氮气保护下，搅拌反应，滴加45g的甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯(沙多玛CD551)与1.5g的二叔戊基过氧化物引发剂的混合物，3h滴加完毕；
2)继续加入5g的1,4-顺丁烯二酸酐，保温1h，补加0.05g的二叔戊基过氧化物引发剂，保温1.5h，关闭氮气，抽真空除去溶剂；
3)通氮气并降温至120℃，加入1.6g的乙醇胺和2.6g的催化剂三乙胺，保温5h，再加入100.4g的蒸馏水，搅拌均匀，即制得水性无树脂色浆用高分子分散剂。
通过本发明制备的水性无树脂色浆分散剂，对无机颜料、有机颜料、炭黑均具有良好的润湿作用，有效降低体系粘度。制备的色浆60℃下贮存3个月，颜料无硬沉和反粗现象。制备的无树脂色浆加入到水分散型、水溶性等水性体系中，均具有良好的相容性，无浑浊或分层现象，涂膜鲜映性良好。

Claims (5)

1.一种水性无树脂色浆用高分子分散剂，其特征在于：其具有式Ⅰ所示结构式，
其中x：1-20，y：1-50，n：1-20；R1表示1-20个碳链长度的烷基，R2表示2-10个碳链长度的铵盐。
2.一种水性无树脂色浆用高分子分散剂，其特征在于：所述水性无树脂色浆用高分子分散剂由以下原料制成，丙二醇甲醚溶剂、非离子型丙烯酸单体、二叔戊基过氧化物引发剂、1,4-顺丁烯二酸酐、乙醇胺、催化剂三乙胺和蒸馏水；
以非离子型丙烯酸单体和1,4-顺丁烯二酸酐作为单体，其中非离子型丙烯酸单体占总单体质量分数的30-90％，上述其余组份的含量分别为：丙二醇甲醚溶剂的用量为总单体质量的50-100％，二叔戊基过氧化物引发剂的用量为总单体质量的0.6-6％，乙醇胺的用量为总单体质量的1-50％，催化剂三乙胺的用量为总单体质量的2-75％，蒸馏水的用量为反应物总质量的50-200％。
3.根据权利要求2所述水性无树脂色浆用高分子分散剂，其特征在于：所述非离子型丙烯酸单体是含有15-40个碳链长度的烷基封端的聚乙二醇单丙烯酸酯。
4.根据权利要求3所述水性无树脂色浆用高分子分散剂，其特征在于：所述聚乙二醇单丙烯酸酯采用甲氧基聚乙二醇(550)单丙烯酸酯、烷氧基十二烷基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯中的任一种或以任意比例混合。
5.一种权利要求2-4任一项所述水性无树脂色浆用高分子分散剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
1)将丙二醇甲醚溶剂加入到装有搅拌和冷凝装置的四口烧瓶中，在130-150℃温度、通氮气保护下，滴加非离子型丙烯酸单体与适量二叔戊基过氧化物引发剂的混合物，1-3h滴加完毕；
2)继续加入1,4-顺丁烯二酸酐，保温0.5-1h，补加剩余二叔戊基过氧化物引发剂，保温0.5-2h，关闭氮气，抽真空除去溶剂；
3)通氮气并降温至60-120℃，加入乙醇胺和催化剂三乙胺，保温3-6h，再加入蒸馏水，搅拌均匀，即制得水性无树脂色浆用高分子分散剂。
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