本發(fā)明屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。具體地，涉及一種陰離子分散劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

炭黑作為重要的黑色顏料，具有價(jià)格優(yōu)廉、來(lái)源廣泛、高著色力等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、橡膠、油墨等領(lǐng)域。商品化的炭黑表面極性低，難以被水潤(rùn)濕。另外，炭黑原生粒子具有較大的比表面積和較高的表面能，在制備中極易發(fā)生再次聚集而形成附聚體，從而造成炭黑顆粒大且分布不勻，嚴(yán)重影響了炭黑的展色性能和遮蓋力。分散劑在炭黑的分散過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用，目前已有報(bào)道的高分子分散劑有聚丙烯酸改性物和苯乙烯-馬來(lái)酸酐改性物等。兩者都屬于陰離子分散劑，通過(guò)空間位阻和靜電斥力作用使炭黑色漿穩(wěn)定。

近年來(lái),專門用來(lái)分散炭黑的分散劑逐漸成為研究的熱點(diǎn)，相關(guān)的專利和文獻(xiàn)報(bào)道較多。專利CN101353500A公開了一種用于水性涂料的兩親聚合物顏料分散劑的合成，并將分散劑對(duì)炭黑進(jìn)行分散。主要是分散10％-30％炭黑顏料的分散，沒有探討分散劑對(duì)高顏料炭黑的分散。專利CN101357308A公開了水性顏料色漿用分散劑及其制備方法，沒有從分散劑的分散性上進(jìn)行深入探討。本專利既包括水性顏料分散劑的制備，也包括對(duì)炭黑的分散，而且本發(fā)明的陰離子分散劑對(duì)高顏料炭黑起到了很好的分散效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種陰離子分散劑。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種陰離子分散劑的制備方法。

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種陰離子分散劑的應(yīng)用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種陰離子分散劑，所述陰離子分散劑是由以下重量百分比的原料反應(yīng)形成的高分子化合物：

進(jìn)一步，所述疏水性單體為苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羥乙酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一種或多種。

進(jìn)一步，所述親水性單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸酐、丙烯酰胺和丙烯腈中的一種或多種。

進(jìn)一步，所述溶劑為苯、甲苯、二甲苯、水、丙酮、丁酮、異丙醇、異丁醇、環(huán)己烷、乙酸乙酯和四氫呋喃中的一種或多種；優(yōu)選地，所述溶劑為乙酸乙酯或丁酮。

進(jìn)一步，所述引發(fā)劑為偶氮類引發(fā)劑、過(guò)氧類引發(fā)劑或無(wú)機(jī)過(guò)氧類引發(fā)劑；所述偶氮類引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈；所述過(guò)氧類引發(fā)劑為過(guò)氧化二苯甲?；蜻^(guò)氧化二碳酸二乙基己酯；所述無(wú)機(jī)過(guò)氧類引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鈉；優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈(AIBN)或過(guò)氧化二苯甲酰(BPO)。

進(jìn)一步，所述酯化劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、正辛醇或異辛醇；優(yōu)選地，所述酯化劑為丙醇或異丁醇。

進(jìn)一步，所述酯化催化劑為濃硫酸、磷酸、硼酸、對(duì)甲苯磺酸、鹽酸鹽或硫酸鹽；優(yōu)選地，所述酯化催化劑為磷酸或?qū)妆交撬帷?/p>

進(jìn)一步，所述陰離子分散劑的分子量為1000-8000。

本發(fā)明提供了一種陰離子分散劑的制備方法，包括如下步驟：

1)將親水性單體和溶劑混合，然后加熱至50-80℃，得第一混合液；向所述第一混合液中分別加入疏水性單體和引發(fā)劑，然后在50-80℃保溫2-8h，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得第二混合液；

2)向所述第二混合液中加入酯化劑和酯化催化劑，在60-100℃條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)2-6h，得第三混合液；將所述第三混合液進(jìn)行減壓蒸餾，得粘稠液，然后調(diào)節(jié)其pH值，并進(jìn)行干燥得陰離子分散劑。

進(jìn)一步，步驟2)中用中和劑調(diào)節(jié)所述第三混合液的pH值為6-9，所述中和劑為二乙醇胺、氫氧化鈉水溶液、氨水、三乙醇胺或碳酸鈉水溶液。

進(jìn)一步，步驟2)中pH值較高，分散劑與炭黑表面基團(tuán)反應(yīng)，配伍性差，優(yōu)選地，pH值為6.5-7.5時(shí)，制得的陰離子分散劑最穩(wěn)定。

優(yōu)選地，所述中和劑為二乙醇胺和氫氧化鈉水溶液。

進(jìn)一步，疏水性單體和親水性單體競(jìng)聚率不同，因此在步驟1)中采用滴加的方式將所述疏水性單體和引發(fā)劑加入到第一混合液中從而使產(chǎn)物中兩單體的配比達(dá)到所需值。

進(jìn)一步，在步驟2)中采用滴加的方式將所述酯化劑和酯化催化劑加入到第二混合液中。

進(jìn)一步，將所述第三混合液進(jìn)行減壓蒸餾是為了除去溶劑和未反應(yīng)完的單體。

本發(fā)明的陰離子分散劑屬于兩親性分散劑，是由親水性單體和疏水性單體先進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)得到主鏈結(jié)構(gòu)，然后再進(jìn)行酯化反應(yīng)接側(cè)基得到的具有一定骨架結(jié)構(gòu)的高分子化合物。

本發(fā)明還提供了一種所述陰離子分散劑的應(yīng)用，所述陰離子分散劑在炭黑分散中的應(yīng)用。

進(jìn)一步，所述應(yīng)用通過(guò)如下方法實(shí)現(xiàn)：

將42.6-47.6g水、10g固含量為40％分散劑水溶液、2g潤(rùn)濕劑、0.4g消泡劑和40-45g炭黑進(jìn)行混合，然后高速分散1小時(shí)，得分散液；將所述分散液進(jìn)行研磨，得到均勻的炭黑水性分散體。

本發(fā)明的陰離子分散劑具有多個(gè)錨固基團(tuán)，能夠有效吸附炭黑表面，不易脫離，在進(jìn)行分散實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)炭黑含量為45％時(shí)，含碳黑的水溶液仍然具有很好的流動(dòng)性，因此本發(fā)明的陰離子分散劑對(duì)炭黑具有很好的降粘性和穩(wěn)定性；從而說(shuō)明本發(fā)明陰離子分散劑對(duì)炭黑具有很好分散性。

現(xiàn)有技術(shù)得到的陰離子分散劑，存在的缺陷，自由基聚合階段應(yīng)用的是沉淀聚合機(jī)理，得到的第一步產(chǎn)物需要干燥之后，重新溶于溶劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，再進(jìn)行后處理，操作繁瑣；得到的分散劑降粘性比本專利得到的分散劑差。

另外注意的是，如果沒有特別說(shuō)明，本發(fā)明所記載的任何范圍包括端值以及端值之間的任何數(shù)值以及以端值或者端值之間的任意數(shù)值所構(gòu)成的任意子范圍。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明的陰離子分散劑對(duì)炭黑顏料具有很好的降粘性和穩(wěn)定性，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于市面上其他的陰離子分散劑。

2、本發(fā)明的陰離子分散劑制備方法簡(jiǎn)單，原料價(jià)廉易得，適合規(guī)模化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。下面所具體描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

1)向四口瓶中加入40g乙酸乙酯和11.5g馬來(lái)酸酐，然后加熱至70℃，得第一混合液；將0.2gBPO溶于5g乙酸乙酯中，得BPO的溶液；將6g苯乙烯和6g甲基苯乙烯混合，得疏水性單體混合液；將所述BPO溶液和疏水性單體混合液采用恒壓滴液漏斗在2h內(nèi)滴入所述第一混合液中；然后在70℃保溫2h，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得第二混合液；

2)將0.3g對(duì)甲苯磺酸溶于3g乙酸乙酯中，得對(duì)甲苯磺酸溶液；向所述第二混合液中滴加對(duì)甲苯磺酸溶液和8g異丙醇，在1h內(nèi)滴加完畢，然后在70℃條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)4h，得第三混合液；將所述第三混合液進(jìn)行減壓蒸餾，得粘稠液，然后用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH值為6.5，得固含量為40％分散劑水溶液，將所述分散劑水溶液干燥后得陰離子分散劑。所述陰離子分散劑的數(shù)均分子量為6830。

分散實(shí)驗(yàn)：將47.6g水、10g固含量為40％分散劑、2g潤(rùn)濕劑、0.4g消泡劑和40g炭黑進(jìn)行混合，然后高速分散1小時(shí)，得分散液；將所述分散液進(jìn)行三輥研磨5遍，得到均勻的炭黑水性分散體。

實(shí)施例2

1)向四口瓶中加入40g丁酮和11.5g馬來(lái)酸酐，然后加熱至70℃，得第一混合液；將0.2gBPO溶于5g丁酮中，得BPO的溶液；將6g苯乙烯和6g甲基苯乙烯混合，得疏水性單體混合液；將所述BPO溶液和疏水性單體混合液采用恒壓滴液漏斗在2h內(nèi)滴入所述第一混合液中；然后在70℃保溫2h，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得第二混合液；

2)將0.3g對(duì)甲苯磺酸溶于3g丁酮中，得對(duì)甲苯磺酸溶液；向所述第二混合液中滴加對(duì)甲苯磺酸溶液和和8g異辛醇，在1h內(nèi)滴加完畢，然后在70℃條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)4h，得第三混合液；將所述第三混合液進(jìn)行減壓蒸餾，得粘稠液，然后用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH值為6.5，得固含量為40％分散劑水溶液，將所述分散劑水溶液干燥后得陰離子分散劑。所述陰離子分散劑的數(shù)均分子量為5520。

分散實(shí)驗(yàn)：具體方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

1)向四口瓶中加入40g乙酸乙酯和11.5g馬來(lái)酸酐，然后加熱至70℃，得第一混合液；將0.2g的AIBN溶于5g乙酸乙酯中，得AIBN的溶液；將6g苯乙烯和6g甲基苯乙烯混合，得疏水性單體混合液；將所述AIBN溶液和疏水性單體混合液采用恒壓滴液漏斗在2h內(nèi)滴入所述第一混合液中；然后在70℃保溫2h，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得第二混合液；

2)將0.3g對(duì)甲苯磺酸溶于3g乙酸乙酯中，得對(duì)甲苯磺酸溶液；向所述第二混合液中滴加對(duì)甲苯磺酸溶液和8g異辛醇，在1h內(nèi)滴加完畢，然后在70℃條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)4h，得第三混合液；將所述第三混合液進(jìn)行減壓蒸餾，得粘稠液，然后用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH值為6.5，得固含量為40％分散劑水溶液，將所述分散劑水溶液干燥后得陰離子分散劑。所述陰離子分散劑的數(shù)均分子量為6830。

分散實(shí)驗(yàn)：具體方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例4

1)向四口瓶中加入40g乙酸乙酯和11.5g馬來(lái)酸酐，然后加熱至70℃，得第一混合液；將0.2g的BPO溶于5g乙酸乙酯中，得BPO的溶液；將6g苯乙烯和6g甲基苯乙烯混合，得疏水性單體混合液；將所述BPO溶液和疏水性單體混合液采用恒壓滴液漏斗在2h內(nèi)滴入所述第一混合液中；然后在70℃保溫2h，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得第二混合液；

2)將0.3g對(duì)甲苯磺酸溶于3g乙酸乙酯中，得對(duì)甲苯磺酸溶液；向所述第二混合液中滴加對(duì)甲苯磺酸溶液和8g正辛醇，在1h內(nèi)滴加完畢，然后在70℃條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)4h，得第三混合液；將所述第三混合液進(jìn)行減壓蒸餾，得粘稠液，然后用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH值為6.5，得固含量為40％分散劑水溶液，將所述分散劑水溶液干燥后得陰離子分散劑。所述陰離子分散劑的數(shù)均分子量為6180。

分散實(shí)驗(yàn)：具體方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例5

1)向四口瓶中加入40g乙酸乙酯和11.5g馬來(lái)酸酐，然后加熱至70℃，得第一混合液；將0.2g的BPO溶于5g乙酸乙酯中，得BPO的溶液；將6g苯乙烯和6g甲基苯乙烯混合，得疏水性單體混合液；將所述BPO溶液和疏水性單體混合液采用恒壓滴液漏斗在2h內(nèi)滴入所述第一混合液中；然后在70℃保溫2h，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，得第二混合液；

2)將0.3g對(duì)甲苯磺酸溶于3g乙酸乙酯中，得對(duì)甲苯磺酸溶液；向所述第二混合液中滴加對(duì)甲苯磺酸溶液和8g正辛醇，在1h內(nèi)滴加完畢，然后在70℃條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)4h，得第三混合液；將所述第三混合液進(jìn)行減壓蒸餾，得粘稠液，然后用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH值為9，得固含量為40％分散劑水溶液，將所述分散劑水溶液干燥后得陰離子分散劑。所述陰離子分散劑的數(shù)均分子量為6230。

分散實(shí)驗(yàn)：具體方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例6

采用實(shí)施例1制備的陰離子分散劑進(jìn)行分散實(shí)驗(yàn)。

分散實(shí)驗(yàn)：分散實(shí)驗(yàn)：將42.6g水、10g固含量為45％的分散劑、2g潤(rùn)濕劑、0.4g消泡劑和45g炭黑進(jìn)行混合，然后高速分散1小時(shí)，得分散液；將所述分散液進(jìn)行三輥研磨5遍，得到均勻的炭黑水性分散體。

對(duì)比例1

分散劑為聚氨酯陰離子型分散劑，采用活性含量為40％的黃色透明粘稠液體進(jìn)行分散實(shí)驗(yàn)。

分散實(shí)驗(yàn)：將47.6g水、10g固含量為40％的所述分散劑、2g潤(rùn)濕劑、0.4g消泡劑和40g炭黑進(jìn)行混合，然后高速分散1小時(shí)，得分散液；將所述分散液進(jìn)行三輥研磨5遍，得到炭黑水性分散體。

對(duì)比例2

所述分散劑為環(huán)氧聚乙烯醚非離子型分散劑聚，采用活性含量為40％的黃色透明粘稠液體進(jìn)行分散實(shí)驗(yàn)。

分散實(shí)驗(yàn)：將47.6g水、10g固含量為40％的所述分散劑、2g潤(rùn)濕劑、0.4g消泡劑和40g炭黑進(jìn)行混合，然后高速分散1小時(shí)，得分散液；將所述分散液進(jìn)行三輥研磨5遍，得到炭黑水性分散體。

表1實(shí)施例1至6、對(duì)比例1和2的分散劑性能測(cè)試結(jié)果

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。