一种丙烯酸酯类高分子分散剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于分散剂技术领域，具体涉及一种丙烯酸酯类高分子分散剂及其制备方 法与应用。
【背景技术】
[0002] 陶瓷喷墨打印技术的出现及使用是陶瓷装饰界的一场变革，它将在未来市场中占 据优势地位，陶瓷墨水的制备是陶瓷喷墨打印技术的关键部分。陶瓷墨水是由陶瓷色料、溶 剂、分散剂及其它助剂如结合剂、表面活性剂等组成。分散剂具有调节陶瓷墨水的分散性和 稳定性功能，使陶瓷色料在溶剂中均匀分散，保证打印前不团聚。
[0003] 分散剂对陶瓷色料的作用主要通过以下三种方式来实现：
[0004] (1)静电稳定理论：增大陶瓷色料颗粒表面电位的绝对值，提高颗粒间的静电稳 定作用；（2)空间稳定理论：通过高分子分散剂在陶瓷色料颗粒表面形成的吸附层之间的 位阻效应，使颗粒之间产生很强位阻排斥力；（3)调控陶瓷色料颗粒表面极性，既增强分散 介质对它的润湿性，又增强了表面溶剂化膜，提高了颗粒表面结构化程度，使结构化排斥力 大大增强。
[0005] 分散剂可有效地阻止陶瓷墨水的聚沉，其合理选择和含量是关键。
[0006] 分散剂分为传统分散剂和高分子分散剂。高分子分散剂是一类高效的聚合物分散 剂，由于其优良的性能，在油墨与涂料领域中起到至关重要的作用。与传统分散剂相比，高 分子分散剂能够加快颜料表面润湿，缩短研磨所需时间，降低油墨粘度，还可以增加油墨或 涂料的着色强度，增大体系的固含量，最重要的是还可依靠其强大的立体空间作用，提高颜 料在有机介质中的分散稳定性。
[0007] 华东理工大学研制开发的WL-1型超分散剂，提高了颜料颗粒在油墨中的分散稳 定性，改善了油墨的使用性能和印刷品质；Kakui等以聚乙烯亚胺（PEI)为分散剂，发现接 枝PEI比线型PEI更易发生短程空间斥力，对氧化铝陶瓷颗粒具有分散稳定性；Yoshikawa 等合成的高分子分散剂PMAA-mPEO,研宄显示，对BaTi0 3悬浮体有很好的的分散稳定性。
[0008] 目前国外开发、研制高分子分散剂的公司主要有ICI，KvK，Dupont，BASF，BYK， Daniel，SunChemical等公司。国内对高分子分散剂的研宄起步较晚，分散剂种类少，合成 方法还不成熟，其开发的产品使用性能还无法完全满足使用要求，仍需大量进口国外产品。 因此，开发和研制性能优良的高分子分散剂具有重要意义
【发明内容】
[0009] 为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种丙烯酸酯类高 分子分散剂；
[0010] 本发明的另一目的在于提供上述丙烯酸酯类高分子分散剂的制备方法；
[0011] 本发明的再一目的在于提供上述丙烯酸酯类高分子分散剂的应用。
[0012] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0013] -种丙烯酸酯类高分子分散剂，其由单体甲基丙烯酸甲酯（MMA)和单体N-(3_二 甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺（DMAPMA)聚合制备而成，具有如下结构：
[0014]
【主权项】
1. 一种丙烯酸酯类高分子分散剂，其特征在于：所述丙烯酸酯类高分子分散剂由单体 甲基丙烯酸甲酯和单体N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺聚合制备而成，具有如下结 构：
其中，m为10~100的整数倍，η为10~100的整数倍。
2. -种根据权利要求1所述的丙烯酸酯类高分子分散剂的制备方法，其特征在于，包 括如下步骤：无氧条件下，单体甲基丙烯酸甲酯在引发剂和RAFT试剂的作用下，生成RAFT 试剂大分子，再与单体N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺作用，在引发剂的诱导下反应生 成P (DMPM) -b-P (MM)共聚物，即为所述丙烯酸酯类高分子分散剂。
3. 根据权利要求2所述的丙烯酸酯类高分子分散剂的制备方法，其特征在于，所述制 备方法具体包括如下步骤： (a) 将甲基丙烯酸甲醋、RAFT试剂、引发剂M和溶剂A加入到反应器中，搅拌均匀得混 合液；在冰浴条件下，反应器通氮气，然后在油浴下升温至反应温度进行反应，达到反应时 间后快速降温并暴露于空气中，使反应停止，将反应所得产物进行纯化得到中间产物MMA macro-RAFT ； (b) 将中间产物MM macro-RAFT、单体N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、引发剂N 和溶剂B加入到反应器中，搅拌均匀得混合反应液；在冰浴条件下，反应器通氮气，然后在 油浴下升温至反应温度进行反应，达到反应时间后快速降温并暴露于空气中，使反应停止， 将反应所得产物进行纯化得到最终产物P (DMPM) -b-P (MM)，即为所述丙烯酸酯类高分 子分散剂。
4. 根据权利要求3所述的丙烯酸酯类高分子分散剂的制备方法，其特征在于：步骤（a) 所述RAFT试剂为S-乙基-S' -(2-甲基丙酸）三硫代碳酸酯；步骤（a)所述引发剂M为偶 氮二异丁腈或过氧化苯甲酰；步骤（a)所述溶剂A为乙酸乙酯、甲苯或N，N-二甲基甲酰胺； 步骤（a)所述反应温度为60~80°C，所述反应时间为8~24h ;步骤（a)所述混合液中甲 基丙烯酸甲酯、RAFT试剂及引发剂M的摩尔比为85:1:0. 1~2500:1:0. 3,所述甲基丙烯酸 甲酯在步骤（a)所述混合液中的质量分数为15% ; 步骤（b)所述引发剂N为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰；步骤（b)所述溶剂B为 N，N-二甲基甲酰胺；步骤（b)所述反应温度为60~80°C，所述反应时间为12~24h ;步骤 (b)所述混合反应液中N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、中间产物MM macro-RAFT及 弓丨发剂N的摩尔比为50:1:0. 1~500:1:0.3,所述N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺在 步骤（b)所述混合反应液中的质量分数为15%。
5. -种根据权利要求1所述的丙烯酸酯类高分子分散剂的制备方法，其特征在于，包 括如下步骤：无氧条件下，单体N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺在引发剂和RAFT试剂 的作用下，生成RAFT试剂大分子，再与单体甲基丙烯酸甲酯作用，在引发剂的诱导下反应 生成P (MM) -b-P (DMPM)共聚物，即为所述丙烯酸酯类高分子分散剂。
6. 根据权利要求5所述的丙烯酸酯类高分子分散剂的制备方法，其特征在于，所述制 备方法具体包括如下步骤： (1)将N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、RAFT试剂、引发剂P和溶剂C加入到反应 器中，搅拌均匀得混合液；在冰浴条件下，反应器通氮气，然后在油浴下升温至反应温度进 行反应，达到反应时间后快速降温并暴露于空气中，使反应停止，将反应所得产物进行纯化 得到中间产物DMAPMA macro-RAFT ; ⑵将中间产物DMPM macro-RAFT、单体甲基丙烯酸甲酯、引发剂Q和溶剂D加入到 反应器中，搅拌均匀得混合反应液；在冰浴条件下，反应器通氮气，然后在油浴下升温至反 应温度进行反应，达到反应时间后快速降温并暴露于空气中，使反应停止，将反应所得产物 进行纯化得到最终产物P (MM) -b-P (DMPM)，即为所述丙烯酸酯类高分子分散剂。
7. 根据权利要求6所述的丙烯酸酯类高分子分散剂的制备方法，其特征在于：步骤（1) 所述RAFT试剂为S-乙基-S'-(2-甲基丙酸）三硫代碳酸酯；步骤（1)所述引发剂P为偶氮 二异丁腈或过氧化苯甲酰；骤（1)所述溶剂C为乙酸乙酯、甲苯或N，N-二甲基甲酰胺；步骤 (1)所述反应温度为60~80°C，所述反应时间为8~24h ;步骤（1)所述混合液中N- (3-二 甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、RAFT试剂及引发剂P的摩尔比为50:1:0. 1~500:1:0. 3,所 述N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺在步骤（1)所述混合液中的质量分数为15% ; 步骤⑵所述引发剂Q为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰；步骤⑵所述溶剂D为 N，N-二甲基甲酰胺；步骤（2)所述反应温度为60~80°C，所述反应时间为12~24h ;步骤 ⑵所述混合反应液中甲基丙烯酸甲酯、中间产物DMPM macro-RAFT及引发剂Q的摩尔比 为85:1:0. 1~2500:1:0. 3,所述甲基丙烯酸甲酯在步骤（2)所述混合反应液中的质量分数 为 15%。
8. 根据权利要求1所述的丙烯酸酯类高分子分散剂在陶瓷喷墨技术领域中的应用。
9. 根据权利要求8所述的丙烯酸酯类高分子分散剂在陶瓷喷墨技术领域中的应用，其 特征在于：所述丙烯酸酯类高分子分散剂应用于陶瓷喷墨墨水制备技术领域。
【专利摘要】本发明属于分散剂制备技术领域，公开了一种丙烯酸酯类高分子分散剂及其制备方法与应用。所述丙烯酸酯类高分子分散剂由甲基丙烯酸甲酯和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺以RAFT聚合方法制备而成。其合成方法包括如下步骤：无氧条件下，单体甲基丙烯酸甲酯(或N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺)在引发剂和RAFT试剂的作用下，生成RAFT试剂大分子，再与单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(或甲基丙烯酸甲酯)作用，在引发剂的诱导下反应生成所述丙烯酸酯类高分子分散剂。所述丙烯酸酯类高分子分散剂对无机颗粒表面覆盖及包封效果好，分散体系稳定，主要应用于陶瓷喷墨用陶瓷颜料颗粒的分散。
【IPC分类】C08F293-00, C08F220-60, C09D11-326, C08F220-14
【公开号】CN104650305
【申请号】CN201510018752
【发明人】廖兵, 梁彩珍, 王斌, 方天勇, 张伟
【申请人】中科院广州化学有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月14日