一种基于活性聚合的功能嵌段共聚物及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于活性聚合的功能嵌段共聚物，具有如下结构通式：其中，嵌段A至少由两种烯键不饱和单体嵌段共聚而成；A1是含有氨基官能团或酸性官能团或甲基丙烯酸缩水甘油酯的极性烯键不饱和单体，A2是共聚促进单体；嵌段B由一种或一种以上的烯键不饱和单体聚合而成；x、y、z是聚合度，z为0～400；嵌段A的数均分子量是500～50000，嵌段B的数均分子量是1000～20000。本发明通过引入共聚促进单体A2避免了传统嵌段活性共聚物制备的缺陷，不仅可以在常规溶剂中进行制备，而且能极大地提升本发明所述分散剂与基料的相容性，对碳黑、有机颜料等有着极好的分散效果，色浆粘度低，漆膜展色好，尤其是碳黑的黑度高。
【专利说明】一种基于活性聚合的功能嵌段共聚物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于活性聚合的功能性聚合物，该聚合物是AB嵌段共聚物，由活性聚合方法制备而成，用作碳黑、有机颜料等的分散。
【背景技术】
[0002]分散剂是界面活性剂聚合物，其结构的一部分带有极性较大的锚定端基，容易吸附在颜料表面，另一部分则是极性较低的溶剂化长分子链，与分散相(树脂与溶剂)有较好的亲和力。因此，分散剂可均一分散那些难溶于液体的无机、有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚，形成稳定的悬浮液。
[0003]随着有机颜料和碳黑在涂料、油墨以及塑料中的广泛使用，想彻底稳定这些颜料，高分子量分散剂成为一种必不可少的添加物，譬如聚丙烯酸酯类、聚氨酯类、聚酯类分散剂等。因为聚丙烯酸酯类高分子量分散剂的原材料易得，制备工艺简单，在某些颜料的分散上具有其他高分子分散剂无法替代的作用，因而自上世纪70、80年代被开发出来后，一直是分散剂的主流产品之一。
[0004]传统的聚丙烯酸酯类分散剂如US4302561、US5688858等阐述，均基于无规共聚，该类分散剂有着广泛的相容性，但由于聚合结构的无规特性，导致聚合单体排布的规整性不理想，影响了聚合物的锚定能力以及位阻能力，因此该类分散剂的分散效率和色浆的降黏行为很不理想，无法与其他分散剂尤其是聚氨酯类分散剂相媲美。近年来，为改善传统聚丙烯酸酯类分散剂的这些缺陷，各种嵌段共聚结构的聚丙烯酸酯类分散剂层出不穷，各种活性聚合的方法也被广泛的采用。例如，基于基团转移聚合(GTP)，US4656226、US5272201、US5859113等均阐述了采用GTP方法制备AB嵌段共聚物，其中A为极性不饱和单体的均聚链段，主要起到颜料表面的吸附作用；基于氮氧自由基聚合(NMP)，US6353107和US7858694等阐述了采用稳定自由基TEMPO做为聚合物调节剂制备了 AB或ABA嵌段共聚物，同样实现了活性聚合，其中的锚定部分也是极性不饱和单体的均聚链段；基于原子转移自由基聚合(ATRP) ,US2004/0143035和W000/40630均为采用ATRP活性聚合方法制备AB嵌段共聚物，其中的锚定部分采用了单一的极性不饱和单体均聚而成；基于可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT), US7205368和US6596899等均为采用RAFT方法制备的AB嵌段共聚物，A和B链段均采用的是均聚物。
[0005]上述聚合物的结构均为嵌段共聚物，并且作为锚定端基的极性链段为单一的均聚物，虽然这种均聚结构可以提升分散剂的锚定效率，但存在如下两个问题:第一，如果采用本体聚合方法，则聚合放热过于剧烈，反应可控性变差，而如果采用溶剂法制备，那么需要引入强极性溶剂以更好的溶解极性单体进行聚合，反应结束后，极性溶剂需要被去除，否则嵌段共聚物无法适应某些涂料、油墨体系，导致生产工艺繁琐和成本增加；第二，这种极性均聚物嵌段由于极性基团过于集中，因此对于应用的体系有一定的选择性，在某些低极性体系中，存在着相容性不佳的问题，导致此类聚合物的应用选择性很强，通用性不够广泛。
[0006]CN101535358阐述了基于结构化共聚物的混合物作为润湿剂和分散剂，通过两种不同的可控聚合技术制备了具有不同分子量分布的梯度共聚物，该润湿和分散剂具有比较广的相容性，但基于这种梯度共聚方式的共聚物，在颜料浆的降黏行为，锚定的效率上都不能达到最佳效果。
【发明内容】
[0007]本发明涉及一种基于活性聚合的聚丙烯酸酯分散剂的制备，该分散剂为AB嵌段共聚物，通过活性聚合方法制备而成。
[0008]与以往的嵌段共聚物分散剂不同，本发明嵌段共聚物中的锚定端基嵌段A包含有两种或两种以上的烯键不饱和单体，其中至少含有A1和A2两种单体。单体A1是含有氨基官能团或酸官能团或甲基丙烯酸缩水甘油酯的极性烯键不饱和单体，单体A2是共聚促进单体，共聚促进单体A2与极性烯键不饱和单体A1,通过采用合适的活性聚合方法得到本发明所述聚合物的嵌段A链段，同时该共聚链段A仍保持端基的活性，可以进一步活性聚合嵌段B链段。本发明通过共聚促进单体A2的引入，避免了上述提及的传统嵌段活性共聚物制备的缺陷，不仅可以在常规溶剂中进行制备，而且能极大的提升本发明所述分散剂与基料的相容性，另外，本发明之分散剂应用于颜料的分散，所制得的颜料浆降黏行为优异。
[0009]具体技术方案如下:
[0010]一种基于活性聚合的聚丙烯酸酯嵌段共聚物，所述嵌段共聚物具有如下结构通式:
[0011]
【权利要求】
1.一种基于活性聚合的功能嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段共聚物具有如下结构通式:
2.根据权利要求1所述的功能嵌段共聚物，其特征在于，所述X为1~100，所述y为1 ~400。
3.根据权利要求1所述的功能嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段B是具有1~22个碳原子的直链醇、支链醇或者酯环族醇的(甲基)丙烯酸烷基酯，或者是含有聚醚链段、聚乙二醇链段、聚丙二醇链段中的一种或几种的具有5~80个碳原子的的聚乙二醇或聚丙二醇的单(甲基)丙烯酸酯，或者是醋酸乙烯酯、聚(甲基)丙烯酰胺、聚N，N-二甲基丙烯酰胺中的一种。
4.根据权利要求1所述的功能嵌段共聚物，其特征在于，所述A1是氨基烷基(甲基)丙烯酸酯，或N，N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺，或碱性乙烯基杂环。
5.根据权利要求1所述的功能嵌段共聚物，其特征在于，所述A1是含羧基的烯键不饱和单体，或含磺酸基团的烯键不饱和单体。
6.根据权利要求1所述的功能嵌段共聚物，其特征在于，所述A2是苯乙烯或带取代基的苯乙烯，所述取代基是含1~16个碳原子的烷基或含6~18个碳原子的芳基或卤素基。
7.根据权利要求1所述的功能嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段A还可以通过所述酸性官能团或甲基丙烯酸缩水甘油酯，引入含-NH2的含氮杂环化合物或脂肪胺，或者与含单胺或单羟基或单羧基的聚合物进行化学反应引入不同极性的链段。
8.权利要求1至7任一所述的功能嵌段共聚物的制备方法，其特征在于，根据目标产物的结构，准备对应的单体，然后通过GTP、NMP, ATRP, RAFT中的任一种常规活性聚合方法进行制备。
9.权利要求1至7任一所述的功能嵌段共聚物的应用，其特征在于，所述功能嵌段共聚物作为分散剂 用于涂料或油墨体系中，分散其中的各类无机颜料、碳黑和有机颜料。
【文档编号】C09D17/00GK103881039SQ201410074744
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】王志军 申请人:王志军