丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物及其合成方法与应用技术

本发明专利技术属于高分子聚合物领域，公开了一种丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物及其合成方法与应用。所述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物由甲基丙烯酸月桂酯和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺以RAFT聚合方法制备而成。其合成方法包括如下步骤：无氧条件下，单体甲基丙烯酸月桂酯(或N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺)在引发剂和RAFT试剂的作用下，生成RAFT试剂大分子，再与单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(或甲基丙烯酸月桂酯)作用，在引发剂的诱导下反应生成丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物。所述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物对无机颗粒表面覆盖及包封效果好，分散体系稳定，可应用于陶瓷喷墨墨水的分散。

【技术实现步骤摘要】
丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物及其合成方法与应用
本专利技术属于喷墨墨水制备技术及高分子聚合物领域，具体涉及一种丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物及其合成方法与应用。
技术介绍
陶瓷喷墨打印技术是现在陶瓷表面装饰
最顶尖的技术，是将陶瓷颜料粉体制成陶瓷墨水，通过喷墨打印机将其直接打印到承印物上，经高温处理成型。由于这种制备方法进行的表面装饰的几何形状是由计算机软件控制，可成型复杂形状制品，并且脱离了模具限制，因此可以大大的缩短其他印刷方式的刻板过程。由于其特殊性，实现喷墨打印的关键是陶瓷墨水的制备。陶瓷墨水通常由陶瓷颜料颗粒、溶剂、分散剂和其他助剂构成，陶瓷颜料颗粒是墨水的核心物质，为了保证颜料墨水的分散稳定性，减少堵塞喷嘴等操作故障，通常要求颜料颗粒的粒径小于1μm，分散剂可以保证陶瓷颜料粉体可以在溶剂中均匀稳定的分散，以此来确保制备好的陶瓷墨水在喷打之前不发生团聚。由此可见，分散剂对陶瓷墨水的分散稳定性起着决定性作用。分散剂对陶瓷色料的作用主要通过以下三种方式来实现：(1)静电稳定理论：增大陶瓷色料颗粒表面电位的绝对值，提高颗粒间的静电稳定作用；(2)空间稳定理论：通过高分子分散剂在陶瓷色料颗粒表面形成的吸附层之间的位阻效应，使颗粒之间产生很强位阻排斥力；(3)调控陶瓷色料颗粒表面极性，既增强分散介质对它的润湿性，又增强了表面溶剂化膜，提高了颗粒表面结构化程度，使结构化排斥力大大增强。分散剂可有效地阻止陶瓷墨水的聚沉，其合理选择和含量是关键。高分子分散剂是一类高效的聚合物分散剂，由于其优良的性能，在油墨与涂料领域中起到至关重要的作用。与传统分散剂相比，高分子分散剂能够加快颜料表面润湿，缩短研磨所需时间，降低油墨粘度，还可以增加油墨或涂料的着色强度，增大体系的固含量，最重要的是还可依靠其强大的立体空间作用，提高颜料在有机介质中的分散稳定性。嵌段高分子分散剂与无规共聚物分散剂相比，前者对颜料颗粒有更好的湿润分散作用；而嵌段梳型共聚物分散剂比单纯的嵌段共聚物分散剂有更好的吸附稳定性、分散稳定性。周松青等研究发现以聚乙烯醇为分散剂，分散剂的加入量为0.1％，壳聚糖为粘结剂，加入量为0.08％的时候，制备的黑色陶瓷墨水的稳定性和其他理化性质最优；Yoshikawa等合成的高分子分散剂PMAA-mPEO，研究显示，对BaTiO3悬浮体有很好的的分散稳定性。目前国外开发、研制高分子分散剂的公司主要有ICI，KvK，Dupont，BASF，BYK，Daniel，SunChemical等公司。国内对高分子分散剂的研究起步较晚，分散剂种类少，合成方法还不成熟，其开发的产品使用性能还无法完全满足使用要求，仍需大量进口国外产品。因此，开发和研制性能优良的高分子分散剂具有重要意义
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物；本专利技术的另一目的在于提供上述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物的合成方法；本专利技术的再一目的在于提供上述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物，其由单体甲基丙烯酸月桂酯(LMA)和单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)聚合制备而成，具有如下结构：其中，m为10～50的整数倍，n为10～50的整数倍。上述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物根据单体甲基丙烯酸月桂酯和单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺的进行RAFT聚合的顺序不同，包括有两种合成方法。上述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物的第一种合成方法，包括如下步骤：无氧条件下，单体甲基丙烯酸月桂酯(LMA)在引发剂和RAFT试剂的作用下，生成RAFT试剂大分子，再与单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)作用，在引发剂的诱导下反应生成P(DMAPMA)-b-P(LMA)共聚物，即为所述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物；上述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物的第一种合成方法，具体包括如下步骤：(a)将甲基丙烯酸月桂酯(LMA)、RAFT试剂、引发剂M和溶剂A加入到反应器中，搅拌均匀得混合液；在冰浴条件下，反应器通氮气，然后在油浴下升温至反应温度进行反应，达到反应时间后快速降温并暴露于空气中，使反应停止，将反应所得产物进行纯化得到中间产物LMAmacro-RAFT；(b)将中间产物LMAmacro-RAFT、单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)、引发剂N和溶剂B加入到反应器中，搅拌均匀得混合反应液；在冰浴条件下，反应器通氮气，然后在油浴下升温至反应温度进行反应，达到反应时间后快速降温并暴露于空气中，使反应停止，将反应所得产物进行纯化得到最终产物P(DMAPMA)-b-P(LMA)，即为所述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物。在上述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物的第一种合成方法中，优选的，步骤(a)所述RAFT试剂为非对称三硫代碳酸酯，具体为S-乙基-S’-(2-甲基丙酸)三硫代碳酸酯或S-十二烷基-S’-(2-甲基丙酸)三硫代碳酸酯；优选的，步骤(a)所述引发剂M为偶氮二异丁腈(AIBN)；优选的，步骤(a)所述溶剂A为乙酸乙酯、甲苯或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；优选的，步骤(a)所述反应温度为60～80℃，所述反应时间为8～24h；优选的，步骤(a)所述混合液中甲基丙烯酸月桂酯、RAFT试剂及引发剂M的摩尔比为33:1:0.1～500:1:0.3，甲基丙烯酸月桂酯在步骤(a)所述混合液中的质量分数为10％；优选的，步骤(b)所述引发剂N为偶氮二异丁腈(AIBN)；优选的，步骤(b)所述溶剂B为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；优选的，步骤(b)所述反应温度为60～80℃，所述反应时间为12～24h；优选的，步骤(a)和步骤(b)所述快速降温采用冰浴降温；优选的，步骤(b)所述混合反应液中所述N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、中间产物LMAmacro-RAFT及引发剂N的摩尔比为50:1:0.1～200:1:0.3，N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在步骤(b)所述混合反应液中的质量分数为10％。上述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物的第二种合成方法，包括如下步骤：无氧条件下，单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺在引发剂和RAFT试剂的作用下，生成RAFT试剂大分子，再与单体甲基丙烯酸月桂酯作用，在引发剂的诱导下反应生成P(LMA)-b-P(DMAPMA)共聚物，即为所述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物；上述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物的第二种合成方法，具体包括如下步骤：(1)将N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)、RAFT试剂、引发剂P和溶剂C加入到反应器中，搅拌均匀得混合液；在冰浴条件下，反应器通氮气，然后在油浴下升温至反应温度进行反应，达到反应时间后快速降温并暴露于空气中，使反应停止，将反应所得产物进行纯化得到中间产物DMAPMAmacro-RAFT；(2)将中间产物DMAPMAmacro-RAFT、单体甲基丙烯酸月桂酯(LMA)、引发剂Q和溶剂D加入到反应器中，搅拌均匀得混合反应液；在冰浴条件下，反应器通氮气，然后在油浴下升温至反应温度进行反应，达到反应时间后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酸酯‑丙烯酰胺类嵌段聚合物，其特征在于：所述丙烯酸酯‑丙烯酰胺类嵌段聚合物由单体甲基丙烯酸月桂酯和单体N‑(3‑二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺聚合制备而成，具有如下结构：其中，m为10～50的整数倍，n为10～50的整数倍。

【技术特征摘要】
1.丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物在陶瓷喷墨技术领域中的应用，其特征在于：所述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物作为高分子分散剂应用于陶瓷喷墨墨水制备技术领域；所述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物由单体甲基丙烯酸月桂酯和单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺聚合制备而成，具有如下结构：其中，m为10～50的整数，n为10～50的整数。2.根据权利要求1所述的丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物在陶瓷喷墨技术领域中的应用，其特征在于，所述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物通过如下方法制备得到：无氧条件下，单体甲基丙烯酸月桂酯在引发剂和RAFT试剂的作用下，生成RAFT试剂大分子，再与单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺作用，在引发剂的诱导下反应生成P(DMAPMA)-b-P(LMA)共聚物，即为所述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物。3.根据权利要求2所述的丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物在陶瓷喷墨技术领域中的应用，其特征在于，所述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物通过如下方法制备得到：(a)将甲基丙烯酸月桂酯、RAFT试剂、引发剂M和溶剂A加入到反应器中，搅拌均匀得混合液；在冰浴条件下，反应器通氮气，然后在油浴下升温至反应温度进行反应，达到反应时间后快速降温并暴露于空气中，使反应停止，将反应所得产物进行纯化得到中间产物LMAmacro-RAFT；(b)将中间产物LMAmacro-RAFT、单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、引发剂N和溶剂B加入到反应器中，搅拌均匀得混合反应液；在冰浴条件下，反应器通氮气，然后在油浴下升温至反应温度进行反应，达到反应时间后快速降温并暴露于空气中，使反应停止，将反应所得产物进行纯化得到最终产物P(DMAPMA)-b-P(LMA)，即为所述丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物。4.根据权利要求3所述的丙烯酸酯-丙烯酰胺类嵌段聚合物在陶瓷喷墨技术领域中的应用，其特征在于：步骤(a)所述RAFT试剂为非对称三硫代碳酸酯；步骤(a)所述引发剂M为偶氮二异丁腈；步骤(a)所述溶剂A为乙酸乙酯、甲苯或N,N-二甲基甲酰胺；步骤(a)所述反应温度为60～80℃，所述反应时间为8～24h；步骤(a)所述混合液中甲基丙烯酸月桂酯、RAFT试剂及引发剂M的摩尔比为33:1:0.1～500:1:0.3，甲基丙烯酸月桂酯在步骤(a)所述混合液中的质量分数为10％；步骤(b)所述引发剂N为偶氮二异丁腈；步骤(b)所述溶剂B为N,N-二甲基甲酰胺；步骤(b)所述反应温度为60～80℃，所述反应时间为12～24h；步骤(b)所述混合反应液中所述N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、中间产物LMAm...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖兵，梁彩珍，王斌，方天勇，张伟，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44