有丙烯酸主链、聚酯侧链、环状酰亚胺基团和季铵基团的聚合物颜料分散剂制造技术

一种聚合物颜料分散剂，包含一种有丙烯酸聚合物主链和从该主链垂悬下来的聚酯侧链、环状酰亚胺基团与季铵基团的接枝聚合物，且该聚合物的计算数均分子量为８，０００～５０，０００；其中，该接枝聚合物的组成为（ａ）以该接枝聚合物的重量为基准，１０～５０％的丙烯酸共聚物主链，其数均分子量为２，５００～１０，０００，且反应前含有２５～７５％（重量）的聚合含环氧乙烷的单体；（ｂ）以该接枝聚合物的重量为基准，２０～８５％的聚酯共聚物或不同聚酯共聚物的混合物，其数均分子量为５００～１０，０００，该聚酯共聚物是羧酸官能的，而且是通过该羧酸官能团与主链的环氧乙烷基团反应而连接到该主链上的；（ｃ）以该接枝聚合物的重量为基准，１～１６％环状酰亚胺基团，该基团是通过该酰亚胺基团与主链的环氧乙烷基团反应而连接到该主链上的；和（ｄ）以该接枝聚合物的重量为基准，０．２～１７％季铵基团。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术的聚合物颜料分散剂是有环状酰亚胺基团和季铵基团的聚酯/丙烯酸接枝聚合物。这些分散剂可用于分散种类繁多的颜料。最有用的颜料分散剂是可广泛地与其它聚合物兼容的、选择性地被范围广泛的颜料吸附的、可溶于范围广泛的溶剂的、而且不被极性溶剂从颜料表面上置换下来的。某些颜料是特别难以分散的，例如炭黑颜料，而且需要特殊分散剂才不会使颜料絮凝或引起分散液或所形成漆组合物的粘度增大。1995年6月13日公布的Simms等人美国专利5,424,364显示了有酰亚胺基团的丙烯酸聚酯梳型高聚物作为颜料分散剂的用途。1993年2月16日公布的Yamamoto等人美国专利显示了用来作为颜料分散剂的、含有胺类基团的丙烯酸聚酯聚合物。1991年11月27日公布的欧洲专利申请0458479A2显示了有叔胺基团和/或含氮杂环状环的丙烯酸聚合物以及一种特定聚酯成分的颜料分散剂。虽然这些颜料分散剂是充分的，但仍然需要可以容易地制备的而且能更有效地使种类繁多的颜料分散于高性能涂料领域中使用的各种涂料组合物中的颜料分散剂。专利技术概要本专利技术涉及一种聚合物颜料分散剂，包含一种有丙烯酸聚合物主链和从该主链垂悬下来的聚酯侧链、环状酰亚胺基团与季铵基团的接枝聚合物，且该聚合物的计算数均分子量为8,000～50,000；其中，该接枝聚合物的组成为(a)以该接枝聚合物的重量为基准，10～50％的丙烯酸共聚物主链，其数均分子量为2,500～10,000，且反应前含有25～75％(重量)的聚合含环氧乙烷的单体；(b)以该接枝聚合物的重量为基准，20～85％的聚酯共聚物或不同聚酯共聚物的混合物，其数均分子量为500～10,000，该聚酯共聚物是羧酸官能的，而且是通过该羧酸官能团与主链的环氧乙烷基团反应而连接到该主链上的；(c)以该接枝聚合物的重量为基准，1～16％环状酰亚胺基团，该基团是通过该酰亚胺基团与主链的环氧乙烷基团反应而连接到该主链上的；和(d)以该接枝聚合物的重量为基准，0.2～17％季铵基团。这些分散剂可用于分散种类繁多的颜料、尤其炭黑颜料，而且可用于含溶剂涂料，在这种情况下它们提供改善的颜料使用效率、较低的漆粘度、和降低的挥发性有机溶剂排放量。专利技术详细说明本专利技术的聚合物颜料分散剂是一种有10～50％(重量)丙烯酸聚合物主链、20～85％(重量)与主链连接的聚酯侧链、1～16％(重量)与主链连接的环状酰亚胺基团和0.2～17％(重量)也与主链连接的季铵基团的接枝聚合物。本专利技术中所做的改进是存在两种连接到该聚合物主链上的独立且各异的官能团，即环状酰亚胺基团和季铵基团。该接枝聚合物的计算数均分子量为8,000～50,000。该数均分子量是通过将所使用的每种成分即丙烯酸聚合物主链、聚酯侧链、环状酰亚胺基团和季铵基团的数均分子量按照用来生成该接枝聚合物的摩尔分数加和计算的。这些分散剂是通过使一种有环氧乙烷取代的丙烯酸聚合物与一种或多种有羧酸官能团的聚酯、一种含有酰亚胺的化合物例如邻苯二甲酰亚胺和一种季铵基团前体物例如六亚甲基亚胺在一种催化剂的存在下反应，随后与一种季铵化化合物例如苄基氯等芳基卤反应而生成季铵基团来制备的。本专利技术分散剂的较好制作方法，是使构成该接枝聚合物侧链的含羧基聚酯聚合物、一种酰亚胺、一种季铵基团前体物同时与一种含环氧乙烷丙烯酸主链聚合物反应，随后使该前体物季铵化来生成该季铵基团。在这种方法中，该丙烯酸主链的环氧乙烷基团与该聚酯聚合物的羧基反应，也与该环状酰亚胺以及该季铵基团前体物反应。替而代之，含有季铵基团和羧基基团的化合物可以与其它成分一起直接添加到含有环氧乙烷的丙烯酸主链聚合物中，同时与其它成分反应而生成该接枝聚合物的季铵基团。聚酯侧链在制作聚合物颜料分散剂时，侧链用聚酯聚合物是单羧基官能的，而且可以用众多方法之一制备。确保该聚酯的单官能性是可能的，该聚酯的分子量也是可以控制的。有其Mn(数均分子量)低于500的聚酯侧链的颜料分散剂不可能产生非絮凝性分散液。而那些有其Mn高于10,000的聚酯侧链者不一定形成粘稠的颜料分散液。首先说明该聚酯的制备方法，然后讨论用来作为聚合物颜料分散剂的接枝聚合物的合成。如以上所指出的，该分散剂包含约20～85％(以该分散剂的重量为基准)的一种羧酸聚酯。适用的此类聚酯的Mn为500～10,000，较好为1,000～8,000。关于该聚酯的制备，羟基酸均聚或羟基酸与己内酯等内酯的共聚是单羧酸聚酯合成的一种优异思路。这些聚酯也将具有一个末端羟基，除非单羧酸，典型地说，饱和或不饱和脂肪酸例如硬脂酸，是在酯化期间为保护这些羟基基团而引进的。甲磺酸或甲苯磺酸是有用的聚合催化剂。不同浓度的己内酯可以用于该聚酯中，并提供了一种改变其溶解性和该颜料分散剂兼容性的工具。例如，可以添加己内酯来形成60％的聚酯，而且酸浓度从约28降至15(以mg KOH/g聚酯计)、聚酯Mn从约2,000增大至约3,500(从酸值计算)。利用聚苯乙烯标准，用尺寸排阻色谱法测定的分子量从约3,700增大至6,000。分子量增大也反映在这些产物的粘度上，后者在89％固体时从10沲增大到约50沲。2,2′-二(羟甲基)丙酸与己内酯的反应，提供了另一种有用的途径来制作该颜料分散剂接枝聚合物中所用-酸官能聚酯。认为最有用的己内酯改性程度是典型聚酯中2～8个己内酯单元、较好的值是2～6个。这些聚酯的使用，有为随后与蜜胺、异氰酸酯或酸酐交联剂的反应提供侧链羟基的优点、柠檬酸-一种三羟基酸-也可以用来制造一种三羟基/-酸聚酯。其它羟基酸和内酯也可以用来生成该颜料分散剂的有用聚酯。从环氧乙烷/酸酐共聚物，通过环氧化物与环状酸酐的交替共聚，也可以生成有用的聚酯。为了本专利技术之目的，引发物种既可以是一种醇，也可以是一种一羧酸。利用过量酸酐，端基将是一种酸，而且产物将是一种可用于本专利技术中生成颜料分散剂的一羧基官能的聚酯。己内酯利用2-乙基己醇作为引发醇、二月桂酸二丁基锡作为催化剂、与一种环状酸酐反应而生成一种末端酸基的聚酯也是有用的。可以使用月桂酸和己内酯的一酸官能聚酯。月桂酸用来引发己内酯的聚合，典型的是通过使这些成分在180℃反应2小时，然后用一种催化剂例如钛酸四丁酯在220℃进一步聚合16小时来生成该聚酯的。也可以使用从二醇、三醇、酸、酸酐和酯得到的聚酯多醇。这类聚酯通常没有酯化到零酸含量。这些材料中很多具有1,000～6,000的数均分子量，而且含有平均每个分子一个或不到一个的残留羧基基团。因此，这些共聚酯是无酸聚酯多醇和含有一个酸基的多醇的混合物。该掺合物的酸官能成分充当该聚合物中的聚酯链。残留的无酸官能的多醇是一种惰性稀释剂。有用的聚酯的酸值介于约5与30之间，较好的范围是10～20。可以使用两种不同聚酯的组合来形成该接枝聚合物的侧链。一种较好的组合是一种有羟基基团的聚酯，例如己内酯与一种含羟基的酸如二(羟甲基)丙酸的一种聚酯，和诸如己内酯与12-羟基硬脂酸以及正辛酸的一种熵聚酯。通过使用两种聚酯，可以生成一种无论通过该含羟基聚酯的羟基与涂料组合物的粘结剂的反应性还是由基本上无羟基的熵聚酯提供的立构稳定作用都得到优化的分散剂。熵聚酯是一种有足够长度在被分散颜料周围提供厚度5～20纳米的一层的聚酯。该聚酯层的厚度可以通过把原子间的链本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物颜料分散剂，包含一种有丙烯酸聚合物主链和从该主链垂悬下来的聚酯侧链、环状酰亚胺基团与季铵基团的接枝聚合物，且该聚合物的计算数均分子量为８，０００～５０，０００；其中，该接枝聚合物的组成为（ａ）以该接枝聚合物的重量为基准，１０～ ５０％的丙烯酸共聚物主链，其数均分子量为２，５００～１０，０００，且反应前含有２５～７５％（重量）的聚合含环氧乙烷的单体；（ｂ）以该接枝聚合物的重量为基准，２０～８５％的聚酯共聚物或不同聚酯共聚物的混合物，其数均分子量为５００～１０，０ ００，该聚酯共聚物是羧酸官能的，而且是通过该羧酸官能团与主链的环氧乙烷基团反应而连接到该主链上的；（ｃ）以该接枝聚合物的重量为基准，１～１６％环状酰亚胺基团，该基团是通过该酰亚胺基团与主链的环氧乙烷基团反应而连接到该主链上的；和（ｄ ）以该接枝聚合物的重量为基准，０．２～１７％季铵基团。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JA西姆斯，A索尔瑟尔，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]