[发明专利]一种梳型结构聚合物及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种梳型结构聚合物及其制备方法和用途，所述方法为先通过自由基聚合的方式在聚合物中引入环氧基团，然后通过环氧基团分别与含胺基单体、含羟基单体开环制备梳型结构的聚合物分散剂。该制备方法通过改变反应体系溶剂对聚合物的溶解度，来调控聚合物的分子量，当聚合物分子量增加至一定程度无法溶解后会从溶剂中析出，从而制备的聚合物分子量易控且分子量分布更窄。该方法制备的分散剂对颜填料分散效率高，且浆料的稳定性优异，可分散无机和有机颜填料，应用范围广泛。

技术领域

本发明涉及聚合物的合成与应用技术领域，主要涉及一种梳型结构聚合物及其制备方法和用于颜料分散剂的用途。

背景技术

涂料和油墨广泛地用作如金属、复合材料、塑料、混凝土、陶瓷、纸等材料的保护性涂层，并通过添加粒状固体如颜料和填料来提供颜色，其中颜料和填料可能是有机的或者无机的。分散剂是一种用来分散颜料和填料的助剂，通过锚固基团吸附在颜填料表面，并通过静电排斥和/或空间位阻作用使颗粒保持稳定，从而将颜填料颗粒均匀的分布在体系中。

随着环保要求日益严格，对水性分散剂产品的需求越来越高。目前市场上常用的水性分散剂多为羧酸均聚物或共聚物，羧酸均聚物型分散剂通过离子吸附在颜填料颗粒表面，但离子吸附作用力对体系温度、pH、离子强度等条件敏感，容易从表面解离导致颗粒重新聚集。羧酸共聚物型分散剂通过空间位阻作用及静电斥力作用使体系稳定，但常规方法制备的羧酸共聚物由于分子结构不可控，难以制备出规整的溶剂化链，因此无法提供足够的空间位阻作用，体系的稳定性仍然较差。

研究发现，嵌段共聚物、梳型共聚物以及星型共聚物等特殊结构的共聚物分散剂，由于同时存在特殊设计的锚固基团和溶剂化链，且分子量和分布可控，能够高效的分散各种颜填料，提高颜填料在体系中的稳定性。

专利CN200710001517公开了一种含有三个不同离子密度的链段的共聚物分散剂，该分散剂可使用NMP或RAFT活性聚合方法制备，可用来分散有机和无机颜料。专利CN201410074744公开了一种基于活性聚合制备的AB型嵌段共聚物分散剂，该分散剂使用RAFT活性聚合方法制备，与基料的相容性好，对碳黑、有机颜料等有着极好的分散效果。专利CN201610799419公开了一种梳型高分子分散剂，采用RAFT活性聚合技术，不饱和单体之间的接枝共聚获得梳型共聚物，应用于展膜油剂体系，可以提高颗粒的砂磨效率。虽然上述三种共聚物分散剂具有较好的分散效果，但由于其都需要通过活性聚合法制备，反应条件苛刻，生产效率低。此外，专利US6406143公开了一种聚醚接枝改性苯乙烯-马来酸酐共聚物的梳型分散剂，但该分散剂存在在含溶剂的配方中不能充分地稳定有机颜料的缺点。

上述通过活性聚合制备的嵌段、梳型等特殊设计结构的分散剂，虽然应用广泛，但是由于活性聚合方法对于生产条件十分苛刻，难以实现工业化，目前仅有少数几家公司能够生产此类产品。而在使用普通自由基聚合方法制备梳形结构聚合物时，需要使用具有大侧链的单体进行自由基聚合，由于含大侧链单体转化率较低，即使在高温下聚合也无法制备出含有足够的溶剂化链、且溶剂化链位置可控的聚合物。而且普通自由基聚合无法有效调控聚合物的分子量，导致聚合物分子量分布较宽。此外，活性聚合和普通自由基聚合通常需要采用高温闪蒸的方式脱除有机溶剂，能耗高且易导致聚合物在高温下分解，造成产品性能变差。

因此，如何使用普通聚合方法制备特殊结构、分散和悬浮性能更加优异的聚合物分散剂产品，变得十分重要。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术的不足，提供一种聚合物型及其制备方法。本发明的聚合物具有特殊设计的分子结构，既可以用于分散有机颜填料，也可以用于分散无机颜填料，分散效率高，且浆料具有优异的稳定性，可广泛应用于水性涂料、油墨以及色浆等领域，与配方配伍性好。