本发明专利技术提供一种无溶剂的水性疏水改性聚甲基丙烯酸盐分散剂的制备和应用，采用具有羧基可反应的疏水化合物作为聚合载体，形成聚合结束反应后的聚合物疏水基团，生成具有无溶剂的疏水改性分散剂。该疏水改性分散剂，对无机和有机颜料和粉料具有较好的分散作用、优异的展色性和耐水性，尤其适用于涂料和油墨体系中可以取得优异的耐水性和耐水痕效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无溶剂的水性疏水改性高分子分散剂的制备和应用，尤其涉及一种具有高分散效率和耐水性的用于涂料和油墨体系的颜料和填料的水性疏水改性聚(甲基)丙烯酸盐聚合物分散剂。
技术介绍
在水性涂料和水性油墨的应用中，水性颜料分散体，也称作水性色浆具有在美观和所需的性能中体现着非常重要的作用。而水性的分散剂的作用在制备水性色浆中，尤其在水性涂料和水性油墨的应用中都起到比较关键的作用。分散剂也称作润湿分散剂，广泛的用于颜料和填料的润湿分散作用，从而打破颜料和填料自身的凝聚作用，将粗颗粒分散形成具有应用效果的均匀的细颗粒，并能够保持足够的稳定性。通常其具有的活性基团一端能够吸附在粉碎的细小颗粒的颜料表面，另一端具有溶剂化作用从而形成起到稳定作用的吸附层，使颜料粒子之间产生斥力(电荷斥力或位阻斥力)，避免再次絮凝，从而保证生成的色浆体系具有比较好的储存稳定性，并且良好的分散作用可以使得分散好的颜料粒子在后期的应用中具有比较高的光泽和优良的展色作用，尤其体现在涂料和油墨体系中的应用。水性体系的颜料分散，一般分为润湿、分散、稳定三个阶段。润湿是指起到润湿作用的树脂取代颜料表面的空气，形成由空气/固的界面转换成液/固的界面时分散树脂和颜料的表面形成一定的结合；分散是指使用机械的力量将凝聚在一起的二次团聚粒子打碎形成接近一次粒子的小粒子，形成颜料在水中的悬浮粒子；稳定是指形成的水性的悬浮粒子能够在无外力的条件下稳定的悬浮在水性体系中，不会出现再次絮凝。对于用于涂料和油墨的水性色浆，分散的粒子的大小和形成的颜料的分散体的稳定性至关重要。低分子量聚丙烯酸钠已经被广泛的用于无机颜料和粉料的润湿分散体系中，具有比较高的分散作用和稳定性，它主要是通过电荷的斥力来保持分散体系的稳定性。但是由于低分子量的聚丙烯酸钠水溶性比较强，所制备的水性分散的色浆应用到涂料和油墨中时，由于聚丙烯酸钠与涂料和油墨中的成膜树脂没有相互作用力，往往会造成涂料和油墨的耐水性能较差，遇水会出现聚丙烯酸钠从漆膜渗出造成漆膜的损害，或者造成漆膜出现光泽下降、颜色发花等缺陷。而对于大多有机颜料，有机颜料的表面极性较小，使得聚丙烯酸钠在有机颜料表面的润湿作用不好，并且有机颜料表面的与聚丙烯酸钠无法形成比较稳定的表面“锚定”作用，导致分散效果较差。所以在有机颜料的分散过程中，如果要使用改性的分散剂，通常对分散剂进行疏水改性，改变分散剂的极性，或者在分散剂的分子中引入亲有机颜料的基团来提高对有机颜料的分散作用。对于改性的分散剂，往往需要使用疏水性的聚合单体，但是这些疏水性的聚合单体是不溶于水或者微溶于水的，无法像聚丙烯酸那样直接在水中进行聚合制备。往往需要使用大量的溶剂来溶解疏水性单体和降低反应过程中的粘度，这样会引入比较多的溶剂，造成对环境的污染。专利US6683121公开了制备一种苯乙烯、α-甲基苯乙稀改性的聚丙烯酸共聚物，然后和含有聚氧乙烯-聚氧丙烯醚的嵌段共聚物搭配作为颜料的分散剂；在水性油墨的应用中，所制备的分散剂具有比较高的光泽和比较好的展色性。该专利技术中所制备的改性的聚丙烯酸共聚物的分子量为4000-16000，具有高于70℃的Tg。虽然所得的疏水改性的聚丙烯酸钠可以对有机颜料和无机颜料都取得不错的分散效果，但是制备改性聚丙烯酸钠的过程中要么需要在高温高压下在特殊的反应器中进行，这样造成生产的困难和高成本；要么需要使用溶剂在高温下进行反应，这样引入的溶剂会形成VOC(“有机可挥发化合物”)，造成对环境和施工人员的危害；而且聚合过程的温度达到180℃，高于聚合所用的单体的沸点，会对生产的安全性造成比较大的影响。因此，开发一种不含有溶剂并且能够对有机和无机颜料都具有比较好的分散作用的分散剂对本领域的发展是具有比较重要的意义的。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无溶剂体系、不贡献VOC，且具有对无机和有机颜料较好的分散作用的水性疏水改性分散剂。为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种无溶剂水性疏水改性分散剂，通过使用含有能够与羧基进行反应的基团的化合物(疏水化合物)作为聚合反应的载体，该载体既能够克服聚合过程中体系粘度过高的影响，又可在聚合过程和聚合完成后能够与聚合物链上的羧基基团进行反应，从而形成无溶剂聚合物的一部分。本专利技术所生成的疏水改性的高分子分散剂极大地提高了颜料分散体的耐水性，并且具有与有机颜料等低极性颜料的比较好的相互作用，提高了分散和稳定作用。该无溶剂水性疏水改性分散剂用于水性涂料和水性油墨体系可以较好地提高其稳定性和耐水性，尤其是在涂料应用中，可以极大的改善漆膜的水痕缺陷。具体地，本专利技术所述的无溶剂水性疏水改性高分子分散剂为疏水基团改性的聚(甲基)丙烯酸盐聚合物分散剂，其中所述的疏水基团包括组分(A)和组分(B)两部分，组分(A)为含有双键的芳香基团的疏水单体，其作为共聚单体与(甲基)丙烯酸进行共聚到聚合物主链；组分(B)为含有可与(甲基)丙烯酸上的羧基进行反应的基团的化合物，其聚合后与(甲基)丙烯酸进行反应接枝到聚合物的主链。优选地，所述含有双键的芳香基团的疏水单体组分(A)为选自苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-乙烯基萘、α-甲基苯乙烯中的一种或多种。所述的含有可与(甲基)丙烯酸上的羧基进行反应的基团的化合物组分(B)为含有单端基环氧基团的化合物，优选为选自丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、己基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、十二醇缩水甘油醚、聚氧乙烯单缩水甘油醚(聚氧乙烯醚链段含有3-50个重复单元)、聚氧丙烯单缩水甘油醚(聚氧乙烯醚链段含有3-20个重复单元)、聚氧乙烯聚氧丙烯单缩水甘油醚中的一种或者几种。在本专利技术的具体实施方式中，按聚合物分散剂重量计，疏水单体组分(A)在聚(甲基)丙烯酸盐聚合物中的含量为10-50wt％，优选10-40wt％，更优选20-40wt％。在本专利技术中，疏水单体组分(A)低于10wt％的用量会导致分散好的颜料色浆稳定性变差，容易出现返粗现象；高于60wt％的用量会导致分散效率变低。组分(B)在聚(甲基)丙烯酸盐聚合物中的含量为8-30wt％，优选8-25wt％，更优选8-20wt％。(甲基)丙烯酸在聚(甲基)丙烯酸盐聚合物中的含量为20-82wt％，优选为20-60wt％，更优选为30-60wt％。在本专利技术的较佳实施方式中，按重量计，所述无溶剂水性疏水改性分散剂包含10-50wt％的含有双键的芳香基团的疏水单体组分(A)、8-30wt％含有可与(甲基)丙烯酸上羧基进行反应的基团的化合物组分(B)、20-82wt％(甲基)丙烯酸。另一方面，本专利技术还提供了一种制备疏水基团改性的聚(甲基)丙烯酸盐聚合物分散剂的方法，具体包括：1)将一定比例的组分(A)、(甲基)丙烯酸和链转移剂混合均匀；2)向反应器中加入一定量的组分(B)，然后加热到80-110℃；3)向上述化合物中开始滴加混合均匀的组分(A)/(甲基)丙烯酸的混合液，同时加入一定量的自由基引发剂，加入时间为2-6小时；4)滴加结束后，保温2小时，然后慢慢加入中和试剂的水溶液，加入时温度保持在80℃以上，调节到合适的pH和固体含量；5)然后升温到90-95℃，加入0.1-1％的N，N-二甲基乙醇胺，继本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水性疏水改性聚甲基丙烯酸盐分散剂，按重量计，包括：10‑50wt％的含有双键的芳香基团的疏水单体A、8‑30wt％的含有单端基环氧基团的化合物B、20‑82wt％的(甲基)丙烯酸；其中所述含有双键的芳香基团的疏水单体A为选自苯乙烯、4‑甲基苯乙烯、2‑乙烯基萘、α‑甲基苯乙烯中的一种或多种；所述含有单端基环氧基团的化合物B为选自丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、己基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、十二醇缩水甘油醚、聚氧乙烯单缩水甘油醚、聚氧丙烯单缩水甘油醚、聚氧乙烯聚氧丙烯单缩水甘油醚中的一种或者几种。
【技术特征摘要】
1.一种水性疏水改性聚甲基丙烯酸盐分散剂，按重量计，包括：10-50wt％的含有双键的芳香基团的疏水单体A、8-30wt％的含有单端基环氧基团的化合物B、20-82wt％的(甲基)丙烯酸；其中所述含有双键的芳香基团的疏水单体A为选自苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-乙烯基萘、α-甲基苯乙烯中的一种或多种；所述含有单端基环氧基团的化合物B为选自丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、己基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、十二醇缩水甘油醚、聚氧乙烯单缩水甘油醚、聚氧丙烯单缩水甘油醚、聚氧乙烯聚氧丙烯单缩水甘油醚中的一种或者几种。2.如权利要求1所述的水性疏水改性聚甲基丙烯酸盐分散剂，其中所述含有双键的芳香基团的疏水单体A的含量为10-40wt％。3.如权利要求2所述的水性疏水改性聚甲基丙烯酸盐分散剂，其中所述含有双键的芳香基团的疏水单体A的含量为20-40wt％。4.如权利要求1所述的水性疏水改性聚甲基丙烯酸盐分散剂，其中所述含有单端基环氧基团的化合物B的含量为8-25wt％。5.如权利要求4所述的水性疏水改性聚甲基丙烯酸盐分散剂，其中所述含有单端基环氧基团的化合物B的含量为8-20wt％。6.一种制备如权利要求1-5任一所述水性疏水改性聚甲基丙烯酸盐分散剂的方法，包括：1)将所述组分A、...
【专利技术属性】
技术研发人员：卓建，张廷珂，
申请(专利权)人：上海佰奥聚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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