专利名称：一种环境友好型含氟超分散剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种环境友好型涂料中用于分散颜料、填料的含氟超分 散剂及其制备方法。
背景技术：
颜料的分散是涂料制造技术的重要环节。将颜料粉碎成细小的颗 粒，均匀的分散到连续相中，以期得到一个稳定的悬浮体，故涂料在使 用中常常加入分散剂。传统的分散剂在分散介质中对固体颗粒有一定的 分散稳定作用，但由于它们在颜料粒子表面的吸附不十分牢固，容易从 粒子表面上解吸而导致被分散的粒子又重新聚集或沉淀。为克服传统分
散剂的局限性，20世纪60年代研制开发的一类氟碳表面活性剂。氟碳 表面活性剂为憎水基团中含有氟原子的一类表面活性剂，它与普通碳氢 表面活性剂最主要的区别在于其分子结构中含有全部或部分活化的烷 基链。由于氟原子取代了烷基链上的氢原子，使氟碳共价键具有离子键 的性能，它的键能可达452KJ/mo1，又因为氟原子半径比氢原子大，屏 蔽碳原子的能力较强，使原来键能比太高的碳碳键的稳定性还有所提 高，因此氟碳在面活性剂与碳氢表面活性剂相比，具有良好的化学稳定 性和热稳定性，它的树脂在涂料中能更大程度地降低整个体系的表面张 力，使整个表面活性剂的性能有了很大的改变。
随着人们对环保要求的提高，水性涂料作为一种环保型涂料的使用量 逐渐增多，相应的需要在水性体系中使用的分散剂的研制也广泛开展。因此 水性体系中颜料的分散和水性体系颜料分散剂的合成倍受人们的关注。
发明内容
为了满足水性涂料在经济生活中需求，本发明的目的旨在提供一种环 境友好型含氟超分散剂。含氟超分散剂是一种能够提高涂料分散体系稳定 的界面活性物质，它吸附在颜料的表面上产生电荷斥力或空间位阻，防止颜 料产生有害絮凝，使分散体系处于稳定状态。这类分散剂的分散稳定性远远
3优于传统的表面活性剂。它是以丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸十二氟庚 脂为聚合单体，偶氮二异丁腈为引发剂，异丙醇为溶剂，氢氧化钠为中和剂， 采用自由基聚合工艺，制备一种环境友好型含氟超分散剂，使其能在水性 涂料中得到推广应用。
本发明的另一 目的在于提供环境友好型含氟超分散剂的制备方法。
本发明的目的可通过如下措施来实现
一种环境友好型含氟超分散剂，该分散剂是用自由基共聚原理合成 的含氟功能性超分散剂,其结构可用下式表示<formula>formula see original document page 4</formula>
式中n: m: p=5. 6968: 2.98828: 1 2000< 94Xn+128 X m + 612 X p< 20000。
环境友好型含氟超分散剂制备步骤为-
① 在带有回流冷凝管、温度计、搅拌器以及滴液漏斗的四口烧瓶中，加 入异丙醇并开动搅拌器搅拌。
② 当温度升至70_85°C，既溶剂异丙醇在冷凝管中回流后，开始向烧瓶 中滴加引发剂偶氮二异丁腈、链转移剂十二垸基硫醇和由丙烯酸丁酯、丙烯 酸，甲基丙烯酸十二氟庚脂组成的混合单体，1-2h内完成滴加，然后保持温 度在70-85。C继续搅拌2-4h;最后加入中和剂NaOH中和，并用去离子水将反 应所得聚合物产,固含量调节至35±2%。固含量计算公式为固含量二单体 总和/ (单体总和+水+NaOH+异丙醇).
③反应完成后，得到含氟超分散剂，取出产物，封罐包装。 含氟超分散剂为淡黄色透明粘稠液体，固含量为35±2%，重均分子量在 2000-20000之间，禾占度在200-600 mPa s 本发明具有的优点是
本发明是用自由基共聚原理合成含氟的具有功能性超分散剂，具有通常
水性分散剂的普遍优点。如①分散效果好于传统小分子分散剂和无机分散 齐U;②对有机颜料和无机颜料都有较好的分散效果。③用于水性涂料和水性体系颜料，是一种环保产品。
其次，本发明还有独特优势即在制备该超分散剂时通过采用甲基丙短 酸十二氟庚脂^方法引入含氟官能团，使得制备的产品既具很好的分散作 用，同时还具有很强的降低水表面张力的作用，效果优于传统的分散剂。且 生产工艺稳定、可靠，为生产水性涂料创造有利条件。
采用本发明的方法制备的环境友好型含氟超分散剂，得到的分散剂对 有机颜料及无机颜料都能适用，对于降低水的表面张力效果显著，分散后 得到的色浆具有粘度低、浓度高、色泽鲜艳，稳定性好的特性，而且当用 水稀释到低浓度时色桨也不会发生集结、返粗的现象。
图1是重均分子量为10000-12000含氟超分散剂对纳米二氧化钛的分 散性能的投射电镜照片。
图2是重均分子量为8000-10000含氟超分散剂对纳米二氧化钛的分散 性能的投射电镜照片。
图3是重均分子量为6000-8000含氟超分散剂对纳米二氧化钛的分散 性能的投射电镜照片。
具体实施例方式
实施例1
在带有回流冷凝管、温度计、搅拌器以及滴液漏斗的四口烧瓶中，加入 36克异丙醇并开动搅拌器搅拌。当温度升至70-85°C，既溶剂异丙醇在冷凝 管中回流后，开始滴加由16克甲基丙烯酸十二氟庚酯，IO克丙烯酸丁酯、 14克丙烯酸，1.2克偶氮二异丁腈，0.8克十二垸基硫醇的混合物，lh后完 成滴加，然后保持温度在70-85'C继续搅拌2-4h;保温搅拌结束后加入57. 8 克10%氢氧化钠溶液中和，在加一定量的水，将固含量调至35士2%，反应完 成后，取出产物，封罐包装。
产品性能pH二8.5-9 ;外观无色或淡黄色黏稠液体；黏度400-600 mPa*s; 40±2%;重均分子量10000-12000，该产品对纳米二氧化钛的分 散性能的投射电镜照片(IO万倍)如图1所示。
重均分子量在这个区间内时，分子的长度比较长，长分子链之间容易
5发生缠绕和"桥连"等作用使得被分散的颜料粒子凝结在一起，发生团聚。 实施例2
在带有回流冷凝管、温度计、搅拌器以及滴液漏斗的四口烧瓶中，加
入36克异丙醇并开动搅拌器搅拌。当温度升至70-85°C，既溶剂异丙醇在 冷凝管中回流后，开始滴加由16克甲基丙烯酸十二氟庚酯，IO克丙烯酸丁 酯、14克丙烯酸，1.2克偶氮二异丁腈，l.O克十二烷基硫醇的混合物，lh 后完成滴加，然后保持温度在70-85'C继续搅拌2-4h;保温搅拌结束后加入 57.8克10%氢氧化钠溶液中和，在加一定量的水，将固含量调至35±2%， 反应完成后，取出产物，封罐包装。
产品性能PH=8.5-9 ;外观无色或淡黄色黏稠液体；黏度300-500 mPa.s;固含量40±2%;重均分子量8000-10000。该产品对纳米二氧化钛 的分散性能的投射电镜照片(IO万倍)如图2所示。
重均分子量在这个区间内时，分子链已经缩小，但是分散的效果还是不 够理想，缠绕和"桥连"作用仍然存在，颜料粒子还有一些发生了团聚，如 实施例3
在带有回寧冷凝管、温度计、搅拌器以及滴液漏斗的四口烧瓶中，加入 36克异丙醇并开动搅拌器搅拌。当温度升至70-85°C，既溶剂异丙醇在冷凝 管中回流后，开始滴加由16克甲基丙烯酸十二氟庚酯，IO克丙烯酸丁酯、 14克丙烯酸，1.2克偶氮二异丁腈，1.2克十二垸基硫醇的混合物，lh后完 成滴加，然后保持温度在70-85。C继续搅拌2-4h;保温搅拌结束后加入57. 8 克10%氢氧化钠溶液中和，在加一定量的水，将固含量调至35±2%，反应完 成后，取出产物，封罐包装。
产品性能pH=8.5-9 ;外观无色或淡黄色黏稠液体；黏度200-400 mPa*s; 40±2%;重均分子量6000-8000。该产品对纳米二氧化钛的分散性 能的投射电镜照片(10万倍)如图3所示，可以看出，重均分子量在这个 区间内时，分子链已经短到相互之间不能发生缠绕和"桥连"作用，实施例 3的分散性能好。
通过三张'^、片的对比，可以发现当重均分子量在6000-8000时。分散 纳米二氧化钛的效果最好。
权利要求
1、一种环境友好型涂料用含氟超分散剂，其结构式为式中n:m:p＝5. 6968:2.98828:1 2000<94×n+128×m+612×p<20000。
2、 一种制备权利要求1所述的一种环境友好型涂料用含氟超分散剂的 方法，其步骤是① 在带有回流冷凝管、温度计、搅拌器以及滴液漏斗的四口烧瓶中，加 入异丙醇并开动搅拌器搅拌；② 当温度升至70_85°C，既溶剂异丙醇在冷凝管中回流后，开始向烧瓶 中滴加引发剂偶氮二异丁腈、链转移剂十二烷基硫醇和由丙烯酸丁酯、丙烯 酸，甲基丙烯酸十二氟庚脂组成的混合单体，l-2h内完成滴加，然后保持温 度在70-85。C继续搅拌2-4h;最后加入中和剂NaOH中和，并用去离子水将反 应所得聚合物产物固含量调节至35±2%;③反应完成后，得到含氟超分散剂，取出产物，封罐包装。
3、 如权利要求2所述的一种制备环境友好型涂料用含氟超分散剂的方法，其特征是上述的引发剂为偶氮二异丁腈，链转移剂为十二烷基硫醇，中 和剂为NaOH。
全文摘要
本发明公开一种环境友好型含氟超分散剂及其制备方法，环境友好型含氟超分散剂结构式为上式。本发明是用自由基共聚原理合成含氟的具有功能性超分散剂，除具有通常水性分散剂的普遍优点外，对于降低水的表面张力有显著效果，分散后得到的色浆具有粘度低、浓度高、色泽鲜艳，稳定性好的特性，而且当用水稀释到低浓度时色浆也不会发生集结、返粗的现象。
文档编号C08F4/00GK101497758SQ200810017510
公开日2009年8月5日 申请日期2008年2月1日 优先权日2008年2月1日
发明者刘汉功, 李成林, 李智文, 李红坤, 超 杨, 王云普, 高祥虎 申请人:西北师范大学