一種丙烯酸酯類高分子分散劑及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于分散劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種丙烯酸酯類高分子分散劑及其制備方 法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 陶瓷噴墨打印技術(shù)的出現(xiàn)及使用是陶瓷裝飾界的一場(chǎng)變革，它將在未來(lái)市場(chǎng)中占 據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，陶瓷墨水的制備是陶瓷噴墨打印技術(shù)的關(guān)鍵部分。陶瓷墨水是由陶瓷色料、溶 劑、分散劑及其它助劑如結(jié)合劑、表面活性劑等組成。分散劑具有調(diào)節(jié)陶瓷墨水的分散性和 穩(wěn)定性功能，使陶瓷色料在溶劑中均勻分散，保證打印前不團(tuán)聚。
[0003] 分散劑對(duì)陶瓷色料的作用主要通過以下三種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0004] (1)靜電穩(wěn)定理論：增大陶瓷色料顆粒表面電位的絕對(duì)值，提高顆粒間的靜電穩(wěn) 定作用；（2)空間穩(wěn)定理論：通過高分子分散劑在陶瓷色料顆粒表面形成的吸附層之間的 位阻效應(yīng)，使顆粒之間產(chǎn)生很強(qiáng)位阻排斥力；（3)調(diào)控陶瓷色料顆粒表面極性，既增強(qiáng)分散 介質(zhì)對(duì)它的潤(rùn)濕性，又增強(qiáng)了表面溶劑化膜，提高了顆粒表面結(jié)構(gòu)化程度，使結(jié)構(gòu)化排斥力 大大增強(qiáng)。
[0005] 分散劑可有效地阻止陶瓷墨水的聚沉，其合理選擇和含量是關(guān)鍵。
[0006] 分散劑分為傳統(tǒng)分散劑和高分子分散劑。高分子分散劑是一類高效的聚合物分散 劑，由于其優(yōu)良的性能，在油墨與涂料領(lǐng)域中起到至關(guān)重要的作用。與傳統(tǒng)分散劑相比，高 分子分散劑能夠加快顏料表面潤(rùn)濕，縮短研磨所需時(shí)間，降低油墨粘度，還可以增加油墨或 涂料的著色強(qiáng)度，增大體系的固含量，最重要的是還可依靠其強(qiáng)大的立體空間作用，提高顏 料在有機(jī)介質(zhì)中的分散穩(wěn)定性。
[0007] 華東理工大學(xué)研制開發(fā)的WL-1型超分散劑，提高了顏料顆粒在油墨中的分散穩(wěn) 定性，改善了油墨的使用性能和印刷品質(zhì)；Kakui等以聚乙烯亞胺（PEI)為分散劑，發(fā)現(xiàn)接 枝PEI比線型PEI更易發(fā)生短程空間斥力，對(duì)氧化鋁陶瓷顆粒具有分散穩(wěn)定性；Yoshikawa 等合成的高分子分散劑PMAA-mPEO,研宄顯示，對(duì)BaTi0 3懸浮體有很好的的分散穩(wěn)定性。
[0008] 目前國(guó)外開發(fā)、研制高分子分散劑的公司主要有ICI，KvK，Dupont，BASF，BYK， Daniel，SunChemical等公司。國(guó)內(nèi)對(duì)高分子分散劑的研宄起步較晚，分散劑種類少，合成 方法還不成熟，其開發(fā)的產(chǎn)品使用性能還無(wú)法完全滿足使用要求，仍需大量進(jìn)口國(guó)外產(chǎn)品。 因此，開發(fā)和研制性能優(yōu)良的高分子分散劑具有重要意義

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種丙烯酸酯類高 分子分散劑；
[0010] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述丙烯酸酯類高分子分散劑的制備方法；
[0011] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述丙烯酸酯類高分子分散劑的應(yīng)用。
[0012] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0013] -種丙烯酸酯類高分子分散劑，其由單體甲基丙烯酸甲酯（MMA)和單體N-(3_二 甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺（DMAPMA)聚合制備而成，具有如下結(jié)構(gòu)：
[0014]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種丙烯酸酯類高分子分散劑，其特征在于：所述丙烯酸酯類高分子分散劑由單體 甲基丙烯酸甲酯和單體N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺聚合制備而成，具有如下結(jié) 構(gòu)：
其中，m為10~100的整數(shù)倍，η為10~100的整數(shù)倍。
2. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸酯類高分子分散劑的制備方法，其特征在于，包 括如下步驟：無(wú)氧條件下，單體甲基丙烯酸甲酯在引發(fā)劑和RAFT試劑的作用下，生成RAFT 試劑大分子，再與單體N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺作用，在引發(fā)劑的誘導(dǎo)下反應(yīng)生 成P (DMPM) -b-P (MM)共聚物，即為所述丙烯酸酯類高分子分散劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的丙烯酸酯類高分子分散劑的制備方法，其特征在于，所述制 備方法具體包括如下步驟： (a) 將甲基丙烯酸甲醋、RAFT試劑、引發(fā)劑M和溶劑A加入到反應(yīng)器中，攪拌均勻得混 合液；在冰浴條件下，反應(yīng)器通氮?dú)?，然后在油浴下升溫至反?yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到反應(yīng)時(shí) 間后快速降溫并暴露于空氣中，使反應(yīng)停止，將反應(yīng)所得產(chǎn)物進(jìn)行純化得到中間產(chǎn)物MMA macro-RAFT ； (b) 將中間產(chǎn)物MM macro-RAFT、單體N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、引發(fā)劑N 和溶劑B加入到反應(yīng)器中，攪拌均勻得混合反應(yīng)液；在冰浴條件下，反應(yīng)器通氮?dú)?，然后?油浴下升溫至反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到反應(yīng)時(shí)間后快速降溫并暴露于空氣中，使反應(yīng)停止， 將反應(yīng)所得產(chǎn)物進(jìn)行純化得到最終產(chǎn)物P (DMPM) -b-P (MM)，即為所述丙烯酸酯類高分 子分散劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的丙烯酸酯類高分子分散劑的制備方法，其特征在于：步驟（a) 所述RAFT試劑為S-乙基-S' -(2-甲基丙酸）三硫代碳酸酯；步驟（a)所述引發(fā)劑M為偶 氮二異丁腈或過氧化苯甲酰；步驟（a)所述溶劑A為乙酸乙酯、甲苯或N，N-二甲基甲酰胺； 步驟（a)所述反應(yīng)溫度為60~80°C，所述反應(yīng)時(shí)間為8~24h ;步驟（a)所述混合液中甲 基丙烯酸甲酯、RAFT試劑及引發(fā)劑M的摩爾比為85:1:0. 1~2500:1:0. 3,所述甲基丙烯酸 甲酯在步驟（a)所述混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% ; 步驟（b)所述引發(fā)劑N為偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰；步驟（b)所述溶劑B為 N，N-二甲基甲酰胺；步驟（b)所述反應(yīng)溫度為60~80°C，所述反應(yīng)時(shí)間為12~24h ;步驟 (b)所述混合反應(yīng)液中N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、中間產(chǎn)物MM macro-RAFT及 弓丨發(fā)劑N的摩爾比為50:1:0. 1~500:1:0.3,所述N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺在 步驟（b)所述混合反應(yīng)液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%。
5. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸酯類高分子分散劑的制備方法，其特征在于，包 括如下步驟：無(wú)氧條件下，單體N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺在引發(fā)劑和RAFT試劑 的作用下，生成RAFT試劑大分子，再與單體甲基丙烯酸甲酯作用，在引發(fā)劑的誘導(dǎo)下反應(yīng) 生成P (MM) -b-P (DMPM)共聚物，即為所述丙烯酸酯類高分子分散劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的丙烯酸酯類高分子分散劑的制備方法，其特征在于，所述制 備方法具體包括如下步驟： (1)將N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、RAFT試劑、引發(fā)劑P和溶劑C加入到反應(yīng) 器中，攪拌均勻得混合液；在冰浴條件下，反應(yīng)器通氮?dú)猓缓笤谟驮∠律郎刂练磻?yīng)溫度進(jìn) 行反應(yīng)，達(dá)到反應(yīng)時(shí)間后快速降溫并暴露于空氣中，使反應(yīng)停止，將反應(yīng)所得產(chǎn)物進(jìn)行純化 得到中間產(chǎn)物DMAPMA macro-RAFT ; ⑵將中間產(chǎn)物DMPM macro-RAFT、單體甲基丙烯酸甲酯、引發(fā)劑Q和溶劑D加入到 反應(yīng)器中，攪拌均勻得混合反應(yīng)液；在冰浴條件下，反應(yīng)器通氮?dú)?，然后在油浴下升溫至?應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到反應(yīng)時(shí)間后快速降溫并暴露于空氣中，使反應(yīng)停止，將反應(yīng)所得產(chǎn)物 進(jìn)行純化得到最終產(chǎn)物P (MM) -b-P (DMPM)，即為所述丙烯酸酯類高分子分散劑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的丙烯酸酯類高分子分散劑的制備方法，其特征在于：步驟（1) 所述RAFT試劑為S-乙基-S'-(2-甲基丙酸）三硫代碳酸酯；步驟（1)所述引發(fā)劑P為偶氮 二異丁腈或過氧化苯甲酰；驟（1)所述溶劑C為乙酸乙酯、甲苯或N，N-二甲基甲酰胺；步驟 (1)所述反應(yīng)溫度為60~80°C，所述反應(yīng)時(shí)間為8~24h ;步驟（1)所述混合液中N- (3-二 甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、RAFT試劑及引發(fā)劑P的摩爾比為50:1:0. 1~500:1:0. 3,所 述N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺在步驟（1)所述混合液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% ; 步驟⑵所述引發(fā)劑Q為偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰；步驟⑵所述溶劑D為 N，N-二甲基甲酰胺；步驟（2)所述反應(yīng)溫度為60~80°C，所述反應(yīng)時(shí)間為12~24h ;步驟 ⑵所述混合反應(yīng)液中甲基丙烯酸甲酯、中間產(chǎn)物DMPM macro-RAFT及引發(fā)劑Q的摩爾比 為85:1:0. 1~2500:1:0. 3,所述甲基丙烯酸甲酯在步驟（2)所述混合反應(yīng)液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為 15%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸酯類高分子分散劑在陶瓷噴墨技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的丙烯酸酯類高分子分散劑在陶瓷噴墨技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，其 特征在于：所述丙烯酸酯類高分子分散劑應(yīng)用于陶瓷噴墨墨水制備技術(shù)領(lǐng)域。
【專利摘要】本發(fā)明屬于分散劑制備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種丙烯酸酯類高分子分散劑及其制備方法與應(yīng)用。所述丙烯酸酯類高分子分散劑由甲基丙烯酸甲酯和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺以RAFT聚合方法制備而成。其合成方法包括如下步驟：無(wú)氧條件下，單體甲基丙烯酸甲酯(或N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺)在引發(fā)劑和RAFT試劑的作用下，生成RAFT試劑大分子，再與單體N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(或甲基丙烯酸甲酯)作用，在引發(fā)劑的誘導(dǎo)下反應(yīng)生成所述丙烯酸酯類高分子分散劑。所述丙烯酸酯類高分子分散劑對(duì)無(wú)機(jī)顆粒表面覆蓋及包封效果好，分散體系穩(wěn)定，主要應(yīng)用于陶瓷噴墨用陶瓷顏料顆粒的分散。
【IPC分類】C08F293-00, C08F220-60, C09D11-326, C08F220-14
【公開號(hào)】CN104650305
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510018752
【發(fā)明人】廖兵, 梁彩珍, 王斌, 方天勇, 張偉
【申請(qǐng)人】中科院廣州化學(xué)有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年1月14日