一種星形聚合物分散劑的制備方法及其產品和應用技術

本發明專利技術公開了一種星形聚合物分散劑的制備方法及其產品和應用，首先用季戊四醇和引發劑制備引發單體，然后將引發單體與配體、苯乙烯、馬來酸酐單體發生原子轉移自由基聚合反應，最后再用接枝改性劑和烷基鹵化物進行銨鹽化，得到所需星形聚合物分散劑。本發明專利技術提供的星形聚合物分散劑的制備方法及其產品和應用，星形聚合物分散劑的結構和相對分子質量大小可控，相對分子質量分布窄，星形結構增加了分散劑的錨固能力和空間位阻，銨鹽化的分散劑具有更高的表面活性，能夠與具有特定結構的分散劑復配并應用于水性色漿領域，能夠使顏料穩定分散，相對著色力強，儲存穩定性高。

Preparation method, product and application of a star polymer dispersant

【技術實現步驟摘要】
一種星形聚合物分散劑的制備方法及其產品和應用
本專利技術屬于精細化工
，具體涉及一種星形聚合物分散劑的制備方法及其產品和應用。
技術介紹
將顏料顆粒分散在水中形成穩定的水基顏料分散體，能夠有效避免顏料粉塵污染，提高顏料的著色強度、鮮艷度和亮度等。目前的分散劑主要通過靜電斥力和空間位阻效應實現顏料顆粒的分散并穩定存在。苯乙烯-馬來酸酐共聚物由于性能優良、價格低廉而廣泛應用于很多領域，傳統自由基聚合法是目前合成苯乙烯-馬來酸酐共聚物最主要的方法。傳統的自由基聚合反應是一個隨機過程，其慢引發、快增長、速終止的聚合反應機理決定了聚合產物呈現較寬的相對分子質量分布，且相對分子質量大小和結構不可控，有時甚至會發生支化、交聯等，嚴重影響聚合物的性能。此外，采用傳統自由基聚合法時，受電子絡合效應的影響，苯乙烯和馬來酸酐的共聚速度很快，容易導致所得共聚物分子量偏大。原子轉移自由基聚合(AtomTransferRadicalPolymerization，ATRP)作為一種可控活性自由基聚合方式，按照原子轉移自由基加成反應的疊加機理實現了大分子鏈的控制增長，能夠精準合成不同相對分子質量的聚合物和指定結構的多嵌段聚合物，成為合成高分子聚合物研究的熱點。現有技術制備的聚合物分散劑一般為梳狀，中國專利，公開號為CN105778573，公開了一種高分子嵌段分散劑，是將甲基丙烯酸、苯乙烯磺酸鈉、N-異丙基丙烯酰胺聚合，然后再與甲基丙烯酸羥乙酯、烯丙醇聚氧乙烯醚聚合，得到的高分子嵌段分散劑應用于納米二氧化鈦、碳酸鈣、油墨顏料顆粒的分散；美國專利，公開號為US7838574公開了一種用于油墨的顏料分散體，所用的分散劑由疏水鏈段和親水鏈段組成的嵌段共聚物，其中疏水鏈段含有苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯等單體聚合而成，親水鏈段是由(甲基)丙烯酸、順丁烯二酸及其衍生物等單體聚合而成。為了提高苯乙烯-馬來酸酐的分散性能，需要對其進行改性處理，中國專利，公開號為CN106317285公開了一種接枝改性的具有交聯結構的苯乙烯-二乙烯基苯-馬來酸酐-丙烯酸共聚物，利用脂肪醇聚氧乙烯醚或單端氨基聚醚進行接枝改性。但現有技術制備的苯乙烯-馬來酸酐分散劑的結構和相對分子質量大小不可控，相對分子質量分布寬，因此分散劑的錨固能力及空間位阻差，導致顏料顆粒的分散穩定性差。至今還沒有很好的制備方法得以解決這些問題。
技術實現思路
為解決現有技術中存在的問題，本專利技術提供了一種含苯乙烯-馬來酸酐結構并接枝改性的星形聚合物分散劑的制備方法及其產品和應用，能夠應用于制備水性色漿，分散氧化鐵、鈦白等無機金屬氧化物顏料。為實現上述目的，本專利技術采用的技術手段為：一種星形聚合物分散劑的制備方法，按質量份數計，包括下述步驟：S1：將質量份數為136份的季戊四醇溶解在質量份數為800～1000份的溶劑中，加入質量份數為500～800份的引發劑和質量份數為300～500份的三乙胺，在0～30℃溫度下反應3～6h，除去溶劑得到引發單體；S2：取步驟S1制得的質量份數為100份的引發單體，與質量份數為2～5份的催化劑和質量份數為5～10份的配體、質量份數為300～500份的溶劑、質量份數為80～120份的苯乙烯、質量份數為80～120份的馬來酸酐分別加入到充有惰性氣體的反應容器中，在60～90℃溫度下反應4～8h，除去溶劑并冷卻至室溫，得到星形聚合物；S3：取步驟S2制得的質量份數為100份的星形聚合物，加入質量份數為300～500份的溶劑和質量份數為40～60份的接枝改性劑，在90～100℃溫度下反應3～6h，再加入質量份數為20～40份的烷基鹵化物，在60～80℃溫度下反應2～4h，除去溶劑并冷卻至室溫，得到星形聚合物分散劑。進一步的，步驟S1中，所述引發劑為具有通式(I)結構的化合物：其中，X1和X2為相互獨立的氯或溴中的一種；R1和R2為相互獨立的氫原子(H)或甲基中的一種。進一步的，步驟S1、S2和S3中，所述溶劑為甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、N-甲基吡咯烷酮等中的一種。進一步的，步驟S2中，所述催化劑為CuCl、CuBr、FeBr2、FeCl2中的一種；所述配體為2,2'-聯吡啶、五甲基二亞乙基三胺、四甲基乙二胺、六甲基三亞乙基四胺、三(2-二甲氨基乙基)胺中的一種。進一步的，步驟S3中，所述接枝改性劑為具有通式(Ⅱ)結構的化合物：其中，R3和R4為相互獨立的含有1～20個碳原子的烷基，優選為甲基或乙基；m為1～20之間的整數，且包含1和20，優選為2或3。進一步的，步驟S3中，所述烷基鹵化物為含碳數為1～20的烷基氯、烷基溴、烷基碘，優選地為碘代甲烷、碘代乙烷、溴乙烷、氯乙烷。本專利技術還公開了一種星形聚合物分散劑在水性色漿中的應用，主要用于分散氧化鐵、鈦白等無機金屬氧化物顏料。進一步的，所述星形聚合物分散劑與具有通式(III)結構的分散劑復配，再用于制備以無機金屬氧化物顏料為著色劑的水性色漿：通式(III)中，a和b為整數，并且5≤a≤30，1≤b≤5。與現有技術相比，本專利技術的有益效果為：(1)本專利技術利用原子轉移自由基聚合技術制備星形聚合物分散劑，結構可控、相對分子質量大小可控、相對分子質量分布窄；(2)用季戊四醇和引發劑制備的引發單體具有星形結構，然后再與苯乙烯和馬來酸酐單體聚合得到的分散劑具有星形結構，星形結構增加了分散劑的錨固能力和空間位阻；(3)通過接枝改性劑和烷基鹵化物對星形聚合物季銨化后具有更高的表面活性，提高了星形聚合物分散劑的分散性能。(4)該星形聚合物分散劑與具有通式(III)結構的分散劑復配，應用于制備以氧化鐵、鈦白等金屬氧化物顏料為著色劑的水性色漿，能夠使顏料穩定分散，相對著色力較強，儲存穩定性較好。具體實施方式以下結合具體實施例對本專利技術的技術方案做進一步說明，應理解，這些實施例只是為了舉例說明本專利技術，而非以任何方式限制本專利技術的范圍。在本專利技術中所使用的術語，除非另有說明，一般具有本領域普通技術人員通常理解的含義。在以下實施例中，未詳細描述的各種過程、方法和試劑是本領域中公知的常規方法和產品。一種星形聚合物分散劑的制備方法，按質量份數計，包括下述步驟：S1：將質量份數為136份的季戊四醇溶解在質量份數為800～1000份的溶劑中，加入質量份數為500～800份的引發劑和質量份數為300～500份的三乙胺，在0～30℃溫度下反應3～6h，除去溶劑得到引發單體；S2：取步驟S1制得的質量份數為100份的引發單體，與質量份數為2～5份的催化劑和質量份數為5～10份的配體、質量份數為300～500份的溶劑、質量份數為80～120份的苯乙烯、質量份數為80～120份的馬來酸酐分別加入到充有惰性氣體的反應容器中，在60～90℃溫度下反應4～8h，除去溶劑并冷卻至室溫，得到星形聚合物；S3：取步驟S2制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種星形聚合物分散劑的制備方法，其特征在于，按質量份數計，包括以下步驟：/nS1：將136份季戊四醇溶解在800～1000份溶劑中，隨后加入500～800份引發劑和300～500份三乙胺，在0～30℃溫度下反應3～6h，除去溶劑，得到引發單體；/nS2：取步驟S1制得的質量份數為100份的引發單體，與2～5份催化劑、5～10份配體、300～500份溶劑、80～120份苯乙烯和80～120份馬來酸酐分別加入到充有惰性氣體的反應容器中，在60～90℃溫度下反應4～8h，除去溶劑并冷卻至室溫，得到星形聚合物；/nS3：取步驟S2制得的質量份數為100份的星形聚合物，加入300～500份溶劑和40～60份接枝改性劑，在90～100℃溫度下反應3～6h，再加入20～40份的烷基鹵化物，在60～80℃溫度下反應2～4h，除去溶劑并冷卻至室溫，得到所需星形聚合物分散劑。/n

【技術特征摘要】
1.一種星形聚合物分散劑的制備方法，其特征在于，按質量份數計，包括以下步驟：
S1：將136份季戊四醇溶解在800～1000份溶劑中，隨后加入500～800份引發劑和300～500份三乙胺，在0～30℃溫度下反應3～6h，除去溶劑，得到引發單體；
S2：取步驟S1制得的質量份數為100份的引發單體，與2～5份催化劑、5～10份配體、300～500份溶劑、80～120份苯乙烯和80～120份馬來酸酐分別加入到充有惰性氣體的反應容器中，在60～90℃溫度下反應4～8h，除去溶劑并冷卻至室溫，得到星形聚合物；
S3：取步驟S2制得的質量份數為100份的星形聚合物，加入300～500份溶劑和40～60份接枝改性劑，在90～100℃溫度下反應3～6h，再加入20～40份的烷基鹵化物，在60～80℃溫度下反應2～4h，除去溶劑并冷卻至室溫，得到所需星形聚合物分散劑。


2.根據權利要求1所述的一種星形聚合物分散劑的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述引發劑為具有通式(I)結構的化合物：



其中，X1和X2為相互獨立的氯或溴中的任一種；R1和R2為相互獨立的氫原子或甲基中的任一種。


3.根據權利要求1所述的一種星形聚合物分散劑的制備方法，其特征在于，步驟S1-S3中，所述溶劑為甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、N-甲基吡咯烷酮中的任一種。


4.根據權利要求1所述的一種星形聚合物...

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂仕銘，胡藝民，呂品，
申請(專利權)人：常熟世名化工科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32