一種萜烯基馬來酰亞胺超分散劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種超分散劑，具體涉及一種萜烯基馬來酰亞胺超分散劑及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超細粉體由于其粒徑非常小，具有極大的比表面積和較高的比表面能，表面活性 大，顆粒之間存在強烈的范德華力、氫鍵、化學鍵的作用而相互吸引，是熱力學不穩(wěn)定體系， 很容易發(fā)生團聚，使其顆粒變大、在基體材料中不能均勻分散，從而影響其特性的發(fā)揮。因 此，超細粉體的團聚，是實際應(yīng)用上迫切需要解決的重要問題。使用超分散劑對超細粉體的 表面進行改性，是解決團聚、提高其在基體材料中分散性能的重要方法之一。所謂超分散 劑，是一種高分子分散劑，其分子結(jié)構(gòu)是由錨固基團和溶劑化鏈兩部分組成，相比于傳統(tǒng)的 分散劑，錨固基團類似于親水基團，溶劑化鏈類似于親油基團。其中錨固基團通常是強極性 或帶電荷的基團，如一NR 3+、一S03H、一PO42、一COOH > 一COO、多兀醇、多兀胺等，它能與 粉體表面活性基團以離子鍵、氫鍵、共價鍵等化學鍵的形式發(fā)生相互作用，從而牢固地吸 附于超細粉體材料的表面；而溶劑化鏈一般是聚合物分子長鏈，如強極性的聚醚、中等極性 的聚酯、低極性的聚烯烴鏈等，由于溶劑化鏈與基體材料有良好的相容，使得被超分散劑包 裹的無機粉體能夠均勻的分散在基體材料中，同時由于溶劑化鏈有較長的碳鏈，能夠在粉 體表面形成較厚的吸附層，這樣在顆粒相互靠近時可以形成空間位阻作用，克服了無機粉 體顆粒之間的吸引，避免了粒子團聚，從而得到了很好的分散效果。
[0003] 檢索到相關(guān)的文獻有：1、專利號200810001942. 6,發(fā)明名稱：基于萜烯樹脂和烴 樹脂的表面活性劑以及增粘劑樹脂的水分散體；2、【申請?zhí)枴?00480003732. 0,發(fā)明名稱：基 于萜烯樹脂和烴樹脂的表面活性劑以及增粘劑樹脂的水分散體。該兩項發(fā)明公開了一種制 備用于在水介質(zhì)中分散增粘劑樹脂的表面活性劑的方法，其包括使α，β-不飽和羧酸或 酸酐或其酯與萜烯基樹脂或烴基樹脂反應(yīng)形成加合物，然后使所述加合物與聚亞烷基多醇 反應(yīng)制得所述表面活性劑。在相關(guān)的實施方案中，所述表面活性劑隨后被官能化。還公開了 使用所公開的方法制備的表面活性劑，包含所公開的表面活性劑和增粘劑樹脂的組合物； 包含所公開的表面活性劑、增粘劑樹脂和水的水分散體；包含所公開的水分散體和聚合物 膠乳的粘合劑組合物，以及使用所公開的粘合劑組合物制備的壓敏粘合劑覆蓋物。
[0004] 該技術(shù)制備萜烯樹脂與馬來酸酐加合物的方法，是采用美國專利第3, 379, 633和 3, 953, 407號中描述的熱縮聚的方法和美國專利第3, 005, 800和3, 161，620中描述的自由 基接枝的方法，將α，β-不飽和羧酸或酸酐或其酯接枝到萜烯基樹脂或烴基樹脂上得到 加合物。其技術(shù)接枝的機理是樹脂在熱能或過氧化物的作用下使樹脂中雙鍵均裂產(chǎn)生自由 基，進而加成到α，β-不飽和化合物的雙鍵上形成的接枝加合物。采用這種技術(shù)制備的加 合物，α，β-不飽和化合物是作為枝鏈隨機分布在樹脂烴鏈中的各個部位而不僅僅是樹脂 鏈的末端，并且一分子的樹脂中可能接枝多個α，β-不飽和化合物的分子，其化學結(jié)構(gòu)十 分復雜，可能每個加合物的分子結(jié)構(gòu)均不相同。將這種加合物再與聚亞烷基多醇反應(yīng)即或 制得所述表面活性劑，并可用于在水介質(zhì)中分散增粘劑樹脂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種萜烯基馬來酰亞胺超分散劑及其制備方法，該方法是 以萜烯樹脂為原料，在酸催化劑的作用下與α，β -不飽和化合物發(fā)生反應(yīng)生成加合物，再 與多胺反應(yīng)制備出萜烯基馬來酰亞胺超分散劑。該分散劑可用于高分子聚合物復合材料或 超細粉體如填料、顏料的制備與分散。
[0006] 本發(fā)明的獨特之處在于，本發(fā)明所用的萜烯樹脂，在酸催化劑的作用下與α， β-不飽和化合物反應(yīng)得到在貓稀樹脂末端帶α，β-不飽和化合物的端基加合物，這種加 合物和多胺反應(yīng)，即可制得一端帶溶劑化鏈段(萜烯樹脂烴鏈)，另一端帶錨固基團鏈段(酰 亞胺基和胺基）的超分散劑。相反，采用專利號200810001942. 6等技術(shù)將無法得到這種有 序結(jié)構(gòu)的超分散劑。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案： 一種萜烯基馬來酰亞胺超分散劑，其特征在于，它是由下述重量份數(shù)的原料制成的： 貓稀樹脂 100份； α，β -不飽和化合物 25~50份； 催化劑 0. 1~1. 5份； 多胺 15~70份； 所述貓稀樹脂是以松節(jié)油、α-薇稀、β-薇稀、芋稀和雙戊稀中的一種或多種為原料， 在一 20°C~一 10°C經(jīng)聚合而得到的產(chǎn)物，其軟化點為80~140°C，酸值彡1.0mg/g，皂化值 < I. 5mg/g，碘值 400 ~750 mg/g。
[0008] 所述α，β-不飽和化合物為馬來酸、馬來酸酐和富馬酸中的一種或多種。
[0009] 所述的催化劑為98%濃硫酸、85%磷酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、強酸型離子交換樹 脂、12-磷鎢酸、12-磷鉬酸和12-硅鎢酸中的一種或多種。
[0010] 所述的多胺為乙二胺、丙二胺、1，4-丁二胺、1，5-戊二胺、1，6-己二胺、二乙烯三 胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和多烯多胺中的一種或多種。
[0011] 所述的萜烯基馬來酰亞胺超分散劑，其特征在于，萜烯基馬來酰亞胺超分散劑的 制備方法包括以下步驟： (1) 萜烯樹脂α，β -不飽和化合物加合物的制備：以重量份數(shù)的萜烯樹脂、α，β -不 飽和化合物、催化劑投入反應(yīng)釜，在氮氣保護下緩慢升溫至160~200°C，攪拌反應(yīng)4~6h， 冷卻得到萜烯樹脂α，β-不飽和化合物加合物； (2) 馬來酰亞胺超分散劑的制備：將重量份數(shù)的多胺加入到步驟（1)中得到的萜烯樹 脂α，β-不飽和化合物加合物中，在110~130°C攪拌反應(yīng)5~6h，冷卻得到萜烯基馬來 酰亞胺超分散劑。
[0012] 制備得到的萜烯基馬來酰亞胺超分散劑可用于高分子聚合物復合材料或超細粉 體包括填料、顏料的制備與分散。
[0013] 應(yīng)用于高分子聚合物復合材料，例如填充有經(jīng)過該萜烯基馬來酰亞胺超分散劑改 性過的納米碳酸鈣的塑料復合材料，其拉伸強度、沖擊強度和斷裂伸長率均比填充未經(jīng)過 改性相同量的納米碳酸鈣有顯著提高。
[0014] 應(yīng)用于顏料，可以縮短制備超細顏料的球磨時間；能夠使得顏料的分散性、穩(wěn)定性 大大增加，可以防止顏料產(chǎn)生有害絮凝，使分散體系處在穩(wěn)定狀態(tài)。
[0015] 應(yīng)用于涂料，能夠提高涂料中無機粉體的分散性，增加懸浮體系的穩(wěn)定性，增加涂 膜的光澤，改善流平性，提高涂料的著色和遮蓋力，防止浮色、沉降，提高生產(chǎn)效率和涂料的 貯存穩(wěn)定性。
[0016] 本發(fā)明的有益效果為： 1、本發(fā)明制備得到的萜烯基馬來酰亞胺超分散劑由于其分子結(jié)構(gòu)中含有強極性的酰 亞胺基和胺基錨固基團以及萜烯基的溶劑化鏈段，可以將無機粉體及顏料等良好地分散于 PP、PE等高分子基體材料中，從而得到性能優(yōu)良的復合材料。
[0017] 2、本發(fā)明制備得到的萜烯基馬來酰亞胺超分散劑的分散性能優(yōu)良。在填充量均為 40%情況下，由圖1和圖2的掃描電鏡分析可知，在納米碳酸鈣填充的高密度聚乙烯復合材 料中，經(jīng)過改性過的納米碳酸鈣均勻分布在高密度聚乙烯連續(xù)相中，沒有出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，而 未經(jīng)過改性的納米碳酸鈣在高密度聚乙烯則發(fā)生了明顯的團聚現(xiàn)象。這說明經(jīng)過本發(fā)明制 備得到的超分散劑改性后的納米碳酸鈣的分散性能有了明顯的提高。 3、采用本發(fā)明制備得到的超分散劑改性過的納米碳酸鈣填充的高密度聚乙烯復合材 料具有優(yōu)良的力學性能。如圖3