[发明专利]一种聚醚与羧酸双改性聚乙烯亚胺水性分散剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种聚醚与羧酸双改性聚乙烯亚胺水性分散剂及其制备方法与应用。该分散剂在其聚乙烯亚胺分子链上同时带有聚醚侧链和羧酸盐侧基，是由聚乙烯亚胺与α,β‑不饱和酸盐和聚醚的α,β‑不饱和酸酯通过聚乙烯亚胺所含伯氨基和仲氨基与α,β‑不饱和酸盐和聚醚的α,β‑不饱和酸酯所含双键的迈克尔加成反应所制备。其中聚乙烯亚胺赋予分散剂对无机粉体良好的锚固作用；聚醚为溶剂化链，赋予分散剂立体阻碍效应；羧酸为离子基团，赋予分散剂静电相斥作用。且后两者共同抑制和防止分散粒子的团聚，三方面结合可获得优异的分散性能。该水性分散剂应用于无机颜料、硅碳粉和石墨烯等无机粉体的水分散体系均表现出优异的分散性能。

技术领域

本发明属于水性分散剂技术领域。更具体地，涉及一种聚醚与羧酸双改性聚乙烯亚胺水性分散剂及其制备方法与应用。

背景技术

分散剂（Dispersant）是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体及液体颗粒，同时也能防止颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需的两亲性试剂。将水不溶性无机粉体以水为介质研磨成无机粉体水分散体系时必须添加分散剂，其中分散剂的主要作用如下：（1）对无机粉体表面进行改性，快速而充分地润湿粒子表面，从而缩短达到合格颗粒细度的研磨时间，减少能量损耗；（2）稳定所分散的无机粉体，防止发生聚集和沉降；（3）降低粘度，提高粉体分散体系中的无机粉体含量。

要起到良好的分散作用，分散剂首先必须能与无机粉体粒子表面之间形成较强的吸附作用，不易解吸，为此必须在分散剂分子中引入一定数量的锚固基团。而为了防止粉体粒子的聚集，可有两种基本方法：一是在分散剂分子引入离子基团，从而在粉体粒子周围形成双电层，由于静电斥力作用抑制粉体粒子的团聚；二是在分散剂分子中引入溶剂化链，对于水性分散剂就是在分散剂分子中引入亲水性长链，由于亲水性长链与水之间具有良好的相容性，其在水中取伸展构象，从而在粉体粒子表面形成一定厚度的保护层，起到有效的立体阻碍作用，防止粒子发生团聚。

聚乙烯亚胺通常为支化聚合物，分子中含有伯氨基、仲氨基和叔氨基，赋予了聚乙烯亚胺非常独特的性能和极高的化学反应活性，其所含的各种氨基可与多种表面之间形成较强的吸附作用，且由于氨基含量高可在粒子表面形成多点锚固，吸附牢度高；同时伯氨基和仲氨基的高反应活性提供了多种改性可能。如专利 US 20130342593和WO 2017140538等报道了通过聚乙烯亚胺分子链的氨基与端羧基聚酯的端羧基之间的酰胺化反应在聚乙烯亚胺上接枝油溶性的聚酯链，其聚酯链起溶剂化链作用形成立体阻碍作用，从而得到了性能良好的油性颜料分散剂。随着人们环保意识的日益增强，油性体系因其所含有机物对环境污染问题将越来越受到限制，因此性能优异的水性分散剂的研究开发日益广受关注。如前所述的聚酯改性聚乙烯亚胺油性分散剂仅仅引入了锚固基团和溶剂化链，这对于有些应用场合不足以提供足够的分散性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有水性分散剂的缺陷和不足，在聚乙烯亚胺的分子链上同时引入离子基团和水溶性聚醚侧链，其中聚乙烯亚胺提供锚固基团、离子基团提供静电斥力、水溶性聚醚侧链提供立体阻碍作用，从而得到性能优良的水性分散剂。

本发明的目的是提供一种聚醚与羧酸双改性聚乙烯亚胺水性分散剂及其制备方法。

本发明的再一目的是提供所述聚醚与羧酸双改性聚乙烯亚胺水性分散剂的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种聚醚与羧酸双改性聚乙烯亚胺水性分散剂，其聚乙烯亚胺分子链上同时带有聚醚侧链和羧酸盐侧基。

具体地，所述聚醚与羧酸双改性聚乙烯亚胺水性分散剂是由聚乙烯亚胺与A和B通过迈克尔加成反应制备得到；即所述水性分散剂上的聚醚侧链和羧酸盐侧基由聚乙烯亚胺与A和B通过聚乙烯亚胺所含伯氨基和仲氨基与A和B所含双键的迈克尔加成反应引入；其中，A为α,β-不饱和酸盐，B为聚醚的α,β-不饱和酸酯。