一种水性颜料分散剂、其制备方法与色浆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及色浆技术领域，尤其涉及一种水性颜料分散剂、其制备方法与色浆。
【背景技术】
[0002] 颜料是涂料、油墨、工业涂料和油漆等产品的主要原料，在上述产品中广泛应用。 但颜料一般是以原生粒子的聚集体销售，且只有经过良好的分散达到一定细度后才能显示 良好的着色力、遮盖力和鲜艳度等性能，因此颜料的分散剂是必不可少的。由于健康环保因 素，水性涂料以及水性漆等越来越受到重视，则对分散剂的要求有了进一步提高，需要分散 剂是一种水性颜料分散剂。
[0003]高分子水性颜料分散剂由于其多功能团、空间位阻等优点被广泛用于水性色浆的 生产，相对于低分子的两亲结构的分散剂而言，颜料分散体更加稳定，并且能获得更细粒 径。水性高分子分散剂同样是一种两亲结构，一般亲油链段由苯乙烯、二异丁烯、丙烯酸酯 或其他不饱和烷基单体构成，亲水链段由丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、（甲基)丙烯酸聚 乙二醇类单体、含胺基或其他杂环的不饱和单体构成。
[0004]目前，关于高分子分散剂的报道很多，例如:公开号为CN101353500A的中国专利公 开了一种用于水性涂料的两亲聚合物颜料分散剂，公开号为CN101827868A中国专利公开了 一种嵌段高分子分散剂、其制备方法及含该分散剂的颜料分散浆。针对无机颜料的分散一 般容易实现，对于炭黑和有机颜料而言，苯乙烯是亲油链段很好的选择，目前市售分散剂多 数含有这种结构，但苯乙烯闪点31°C，有很强的挥发性，有易燃易爆的危险性，对大气、土壤 和水体都会产生严重的危害，且为可疑致癌物，已引起越来越多的关注，因此，研究不含苯 乙烯的新型分散剂具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题在于提供一种环保型好的水性颜料分散剂，且其对颜料 具有普适性。
[0006]有鉴于此，本申请提供了一种水性颜料分散剂的制备方法，包括：
[0007] 将具有式（I)结构的含有烯键的不饱和羧酸和第一单体在引发剂和链转移剂的作 用下在溶剂中进行溶液聚合，调节pH值后得到水性颜料分散剂；
[0008]所述第一单体为甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中的一种或两种；
[0010] 其中，心、1?2与1?3的碳原子数总和大于2U2与R3独立的选自H、C1~C10的烷基、C1 ~C10的取代的烷基、C6~C20的芳基或C6~C20的取代的芳基。
[0011]优选的，所述溶液聚合的过程中，反应的单体还包括第二单体;所述第二单体选自 丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚、丙烯 酸聚乙二醇甲醚、甲基丙烯酸基乙二醇、丙烯酸聚乙二醇和乙烯基吡啶中的一种或多种。 [0012] 优选的，所述Rhl^PRs独立的选自甲烷基、甲苯基、Η或乙基。
[0013] 优选的，所述含有烯键的不饱和羧酸为β-苯丙烯酸、α-苯丙烯酸、3,3_二甲基丙烯 酸、2_乙基_2_丙稀酸。
[0014] 本申请还提供了一种水性颜料分散剂，其特征在于，由具有式（I)结构的含有烯键 的不饱和羧酸和第一单体制备得到，所述第一单体选自甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中的一种 或两种；
[0016] 其中，心、1?2与1?3的碳原子数总和大于2U2与R3独立的选自H、C1~C10的烷基、C1 ~C10的取代的烷基、C6~C20的芳基或C6~C20的取代的芳基。
[0017]优选的，所述水性颜料分散剂的合成单体还包括第二单体，所述第二单体选自丙 烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚、丙烯酸 聚乙二醇甲醚、甲基丙烯酸基乙二醇、丙烯酸聚乙二醇和乙烯基吡啶中的一种或多种。
[0018] 优选的，所述水性颜料分散剂中所述第一单体合成的亲油链段的重量百分比为 30%~60%，所述含烯键的不饱和羧酸合成的两亲性链段的重量百分比为20%~70%，所 述第二单体合成的亲水链段的重量百分比为〇~40%。
[0019] 本申请还提供了一种色浆，包括上述方案所述的制备方法所制备的或上述方案所 述的水性颜料分散剂。
[0020] 优选的，所述色浆中还包括去离子水、pH调节剂和消泡剂。
[0021 ]优选的，所述色浆中水性颜料分散剂的含量为30~60重量份。
[0022] 本申请提供了一种水性颜料分散剂的制备方法，包括以下步骤:将含有烯键的不 饱和羧酸和第一单体在引发剂的作用下进行溶液聚合，得到水性颜料分散剂;所述第一单 体为甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中的一种或两种。在制备水性颜料分散剂的过程中，具有式 (I)结构的含有烯键的不饱和羧酸和第一单体聚合后得到的水性颜料分散剂不含有苯乙 烯，且不含有其他对环境不友好的组分，因此本申请的水性颜料分散剂具有较好的环保性， 同时水性颜料分散剂中含有双亲链段，而使其适用于常规有机、无机颜料水性体系的分散， 具有普适性。
【具体实施方式】
[0023] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
[0024] 本发明实施例公开了一种水性颜料分散剂的制备方法，包括：
[0025] 将具有式（I)结构的含有烯键的不饱和羧酸和第一单体在引发剂的作用下在溶剂 中进行溶液聚合，通过链转移剂调节分子量，调节pH值后得到水性颜料分散剂；
[0026] 所述第一单体为甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中的一种或两种；
[0028] 其中，Ri、R2与R3的碳原子数总和大于2，Ri、R2与R3独立的选自H、C1~CIO的烷基、Cl ~CIO的取代的烷基、C6~C20的芳基或C6~C20的取代的芳基。
[0029] 本申请以含有烯键的不饱和羧酸作为合成水性颜料分散剂的亲水亲油链段，以 (甲基)丙烯酸酯单体作为合成水性颜料分散剂的亲油链段，以上单体采用溶液聚合方式合 成了具有双亲结构的水性颜料分散剂，其既有环保性且普适性好。
[0030] 在制备水性颜料分散剂的过程中，所述溶液聚合过程中，反应的单体还包括第二 单体，所述第二单体选自（甲基)丙烯酸、马来酸酐、（甲基)丙烯酰胺、（甲基)丙烯酸聚乙二 醇甲醚、（甲基)丙烯酸基乙二醇和乙烯基吡啶中的一种或多种。在实施例中，所述第二单体 优选为丙烯酰胺、甲基丙烯酸聚乙二醇、甲基丙烯酸基乙二醇甲醚和丙烯酸中的一种或多 种。上述单体合成水性颜料分散剂的亲水链段或次要亲水链段。上述单体在合成水性颜料 分散剂的过程中，（甲基）丙烯酸的含量为〇~30重量份、马来酸酐的含量为0~30重量份、 (甲基）丙烯酰胺的含量为〇~10重量份、（甲基）丙烯酸聚乙二醇甲醚的含量为〇~50重量 份、（甲基）丙烯酸基乙二醇的含量为〇~50重量份和乙烯基吡啶的含量为0~30重量份。在 实施例中，所述丙烯酸的含量优选为5~20重量份，所述甲基丙烯酸聚乙二醇的含量优选为 5~15重量份，所述甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚的含量优选为5~15重量份，所述丙烯酰胺的 含量优选为5~10重量份。
[0031] 在制备水性颜料分散剂的过程中，上述反应单体溶于溶剂中在引发剂的作用下进 行溶液聚合，所述溶剂优选为异丙醇，所述引发剂优选为偶氮二异丁腈，所述链转移剂优选 为正十二硫醇。
[0032] 本申请中所述含有烯键的不饱和羧酸的结构式如式(I)所示：
[0034] 其中，办与1?2的碳原子数总和大于2，心与1?2独立的选自H、C1~C10的烷基、C1~C10 的取代的烷基、C6~C20的芳基或C6~C20的取代的芳基。
[0035]作为优选方案，所述办、RdPR3独立的选自甲烷基、甲苯基、Η或乙基。所述含有烯键 的不饱和羧酸更优选为β-苯丙烯酸、α-苯丙烯酸、3，3-二甲基丙烯酸、2-乙基-2-丙烯酸。在 制备水性颜料分散剂的过程中，所述含有烯键的不饱和羧酸的含量为10~40重量份，在实 施例中，所述含有烯键的不饱和羧酸的含量优选为20~30重量份。所述含有烯键的不饱和 羧酸作为反应单体合成水性颜料分散剂的双亲链段。
[0036]本申请合成所述水性颜料分散剂的第一单体为甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中的一 种或两种，其作为合成水性聚氨酯的亲油链段。在合成水性颜料分散剂的过程中，在实施例 中，所述所述（甲基)丙烯酸酯的含量优选为30~60重量份，在实施例中，所述（甲基)丙烯酸 酯的含量更优选为45~50重量份。所述（甲基)丙烯酸酯优选为丙烯酸丁酯或丙烯酸甲酯。 [0037 ]为了反应充分，本申请所述水性颜料分散剂的过程具体为：
[0038]将具有式（I)结构的含有烯键的不饱和羧酸、含有第一单体、第二单体、链转移剂、 溶剂与引发剂混合，得到混合液；
[0039] 取部分混合液升温至70~75°C，自然升温至80~85°C，温度回落后加入剩余混合 液，保温1~2h，再加入引发剂与溶剂，保温1~2h，再加入90~95°C水，最后调节反应液的pH 至8~8.5，得到水性颜料分散剂。
[0040] 本申请还提供了一种水性颜料分散剂，其由具有式（I)结构的含有烯键的不饱和 羧酸和第一单体制备得到，所述第一单体选自甲