[发明专利]一种超支化聚合物碳黑分散剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳黑分散剂及其制备方法，主要是一种超支化聚合物碳黑分散剂的制备方 法，使用多α，β不饱和羰基化合物与多元胺Michael加成方法制备超支化聚合物分散剂。

背景技术

油墨是由树脂、颜料、溶剂油、助剂组成的，配方组成中各个组分的特性及其用量在 很大程度上决定了油墨的性能。在生产黑色印刷油墨时，存在的一个最大问题是碳黑颜料 分散困难，这是由于碳黑的基本性质(粒径、结构、表面化学性质)所致，而其分散性能 的好坏将直接影响油墨的质量。如果仅仅通过单一的改变生产工艺——增加研磨时间来改 善碳黑的分散性能，其结果往往是事倍功半。为了改善碳黑的分散性能，国内外已经进行 了比较多的研究工作。在众多方法中，添加分散剂是一种最简单又最有效的方法，不仅节 约生产工时，而且大大提高了油墨的质量。

分散剂是促进碳黑在分散介质中的分散体形成且稳定的物质。分散剂通常是具有阴离 子、阳离子以及非离子结构的表面活性物质。分散剂的存在充分降低了分散所需的分散能。

高分子分散剂一般含有锚定基团，该锚定基团与分散的物质粒子强烈相互作用，而分 子的另一部分与分散介质相互作用从而使颗粒与分散介质相容，也就是稳定化。

常见的作为分散剂的高分子有嵌段共聚物和接枝共聚物。嵌段共聚物分散剂一般含有 疏水和亲水两种链段。US 585911(DU POINT)公开了AB嵌段共聚物分散剂，该分散剂 包含聚合(甲基)丙烯酸缩水甘油酯单体与芳族或脂肪族羧酸反应而成的聚合A嵌段，和 烷基内具有1-12个碳原子的聚合(甲基)丙烯酸烷基酯单体、(甲基)丙烯酸羟烷基酯单 体的聚合B链段。接枝高分子分散剂含有聚合主链。主链上连有侧链。CA 2157361(DU PONT)公开了使用具有疏水聚合主链和亲水侧链的接枝共聚物分散剂。

20世纪40年代，Flory利用统计力学的方法建立了超支化聚合物的相关理论。他指出 ABx(x≥2)型单体的缩聚反应将生成可溶性的高度支化的聚合物，并预测由于它们的高度 支化结构，这类高分子具有较宽的分子量分布，分子链之间没有缠结，而且不能结晶。但 是由于这类聚合物缺乏优良的力学性能，不能像普通聚合物那样用于制备现代材料，多年 来没有能够引起科学家们的兴趣。后来随着人们对其独特的结构与性能的逐渐重视，使得 超支化聚合物的合成和物性研究逐渐成为热点。超支化聚合物是一类高度支化的大分子， 具有无支链缠结、球状外表、内部纳米空腔和大量官能团等特征，通过改变超支化聚合物 的结构以及官能团的数量和类型，可以实现对其溶解性、反应性、表面吸附、界面自组装、 化学和生物识别以及电化学和光学性质等的控制，从而获得各种各样的功能。其合成方法 也有很多：ABx型单体缩聚、开环聚合、自缩合乙烯基聚合、A2+B3型单体缩聚、偶合 单体法等。

CN 101353421A公开了一种由多羟基化合物为核分子多羟基酸为发散分子即ABx型 单体缩聚制备一种超支化聚酯做为颜料与碳黑分散剂。

US2009093589A1公开了一种由通式为[(CO)O]_nR的碳酸酯A与含至少三个羟基的化 合物通过缩去一个醇ROH来合成官能团密度非常高的超支化聚碳酸酯。

Dongmei Xu(Tetrahedron Letters 46(2005)2503-2505)报道了一种以乙二胺为核与三 羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)Michael加成，多步投料制备树枝状高分子(Dendrimer)。 本发明即通过各种多元胺(Ax，x＝1-4)与多α，β不饱和羰基化合物(By，y＝1-4)Michael 加成一锅法制备超支化聚合物。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足，而提供一种超支化聚合物碳黑分散剂的制备方 法，通过超支化高分子的分子设计，用各种易得的多元胺(Ax，x＝1-4)与多α，β不饱和羰 基化合物(By，y＝2-4)进行Michael加成反应，合成各种结构、分子量、末端基团的超支 化聚合物，各种末端基团又可以进行进一步改性，最后调控得到具备所需功能的高分子。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种超支化聚合物碳黑分散剂的制备方法， 该制备方法按过量的基团不同分两大类：

A、双键过量：