專利名稱：：一種用于水基涂料的顏料潤濕分散劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種水基涂料中用于顏料潤濕分散的添加劑，具體地說，涉及一種用于水基涂料的顏料潤濕分散劑。
背景技術(shù)：
：目前的水基顏填料潤濕劑、分散劑，主要用于乳膠漆、水性金屬面漆及水稀釋醇酸、環(huán)氧、丙烯酸等涂料中，大體分為如下結(jié)構(gòu)類別(1)聚羧酸鹽類聚丙烯酸共聚物，聚順丁烯二酸(酯)共聚物，聚苯磺酸共縮合物，這些屬陰離子型分散劑。(2)聚磷酸鹽類三聚磷酸鈉，六偏磷酸鈉，多聚磷酸鈉，烷基多聚磷酸鈉(銨、鉀、鋰等)。(3)烷基(烷基芳基)聚乙二醇醚(其中以壬基酚聚乙二醇醚為最主要)，此外還有它的酸性產(chǎn)物如聚氨酯及有機硅等用作潤濕劑。(4)含胺-醇如2-氨基-2-甲基-1-丙醇，醇胺二磷酰亞乙基鈦酸酯，烷基胺基乙醇等用作分散劑。(5)陽離子型表面活性劑，在水系涂料中很少應(yīng)用，因為它不適合陰離子乳膠漆體系。德國專利Ger.Offer.2636946中指出，烷基(烷基芳基)聚乙二醇醚的單元醇或者用水溶性極好的有機基團接入得到的產(chǎn)物，都對顏填料具有良好的潤濕性和分散性。這類分散劑的共同點就是均含有聚乙二醇醚的結(jié)構(gòu)，它能有效的改善體系的潤濕性和穩(wěn)定性，但是在分散過程中很容易引起泡沫，使得顏料漿疏松、體積膨脹，從而限制了顏料的進一步分散和色漿濃度的提高。德國專利Ger.Offer.2638946指出烷基(烷基芳基)聚氧乙烯醚中引入氮原子，可提高顏料粒子進入親水介質(zhì)中的能力。而德國專利Ger.Offer.2807130指出，壬基酚聚氧乙烯醚，n＝10~18時，接上乙醇胺乙酸鹽，能提高分散性，其結(jié)構(gòu)如下氮原子以及乙酸鹽的引入雖然能在一定程度上改善顏料的分散性，但這對于在高濃度顏料漿的體系中是無法滿足需要的。為此也有用這樣方法來改善分散性的，如日本專利Jpn.KokaiTokkyoKoho80，76，810中指出烷基(烷基芳基)聚氧乙烯醚接入含磷酸基團，可提高分散性。Jpn．SuzukaKogyoKotoSemmonGakkaKikyo一文中又指出，烷基聚氧乙烯基醚接入磷酸基團，其潤濕性隨的n值增加，而分散性隨n值增加而下降。磷酸基團的引入使得分子結(jié)構(gòu)的親水性大大增加，所以當用水對顏料漿進行稀釋時，會因分散劑包覆粒子強度不夠而產(chǎn)生集結(jié)、返粗的現(xiàn)象。在美國專利U.S.P6403455中指出，如下結(jié)構(gòu)產(chǎn)物對固體粒子表面有潤濕作用其中Z＝H，CH3，C2H5，m＝1～30，n＝0～30；R1＝H，CH3，C2H5(直鏈C8～C12烷基)；R2＝H，CH3，C2H5或同R1；X＝N，O，S，P，Si，PO3-，SO3-；Y＝H。最簡單的化合物是這個類似于有機醇胺的化合物，其烷基對顏填料粒子固體物有很強的吸附作用，在水中不易剝離；其聚乙二醇醚鏈段有良好的親水性能，當它包覆于固體粒子表面上時，顏料表面就親水了。當此顏填料浸于水中時，這樣的包覆層能有效的控制粒子在水中作連續(xù)運動，同時也改善了粒子間的靜電力效應(yīng)(粒子與介質(zhì)摩擦產(chǎn)生的力)，從而達到穩(wěn)定化的目的，但是它在水稀釋顏料漿的過程中也易發(fā)生顏料粒子的集結(jié)、返粗現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述
背景技術(shù)：
中水性涂料顏料潤濕分散劑的不足之處，提供一種適用面廣、潤濕分散性強、顏填料分散穩(wěn)定性高的水基涂料顏料潤濕分散劑。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，這種用于水基涂料的顏料潤濕分散劑具有如I式所示的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，它的化學(xué)名稱為雙活性基團烷基聚氧乙烯失水甘油醚，其中R是C6～C18烷基或烷基芳基或n1＝4～20的整數(shù)；n2＝1～2的整數(shù)；n3＝1；P1是鹵素X或等于P3；P2是OH或O；P3是在如下A，B或C體系中任選一種或等于0A體系為H2NCH2CH2OH，(OHCH2CH2)2N-，(CH3)2N-，(C2H5)2N-或(C4H9)2N-，B體系為式中n＝2，3或6，C體系為其中R’＝-CH2CH2COOM，-CH2COOM或-CH2CH2COOCH3，上式中M＝Na+，NH4+，K+。本發(fā)明中符合結(jié)構(gòu)式I的化合物是或者是或者是或者是或者是或者是本發(fā)明的用于水及涂料的顏料潤濕劑的制備方法是首先合成具有如(II)所示化學(xué)結(jié)構(gòu)式的基礎(chǔ)化合物，它的化學(xué)名稱為雙活性基團烷基聚氧乙烯失水甘油醚，其中R等于C6～C18的烷基或烷基芳基或n1＝4～20的整數(shù)，n2＝1～2的整數(shù)，然后，利用上述結(jié)構(gòu)II中-CH2Cl和兩個活性基團引入其它強化潤濕分散性基團，其它強化潤濕分散性基團包括含氮基團、-CH2CH2OH、-COOCH3、-COOM(M＝NH4+、Na+、K+)或可與金屬離子發(fā)生絡(luò)合的基團。按上結(jié)構(gòu)，控制反應(yīng)條件，僅使參與反應(yīng)，可引入各種含-NH2，-NH-的化合物。而后再將-NH2，-NH-進行親水潤濕處理即接入親水分散基團，例上述結(jié)構(gòu)中-NH2的親水分散處理如下按照基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)式中-CH2Cl和兩個活性基團，同時或先后進行親水潤濕及親水分散處理，可獲得如下產(chǎn)物此式中P3為前述所定義的基團。例如用乙二胺處理時可得到在此基礎(chǔ)上可用CH2＝CH-COOCH3，或Cl-CH2COONa處理，得到這種潤濕分散劑中羥基與胺基的配合可對金屬離子及電正性顏料及填料晶角、晶棱等表面處有配位絡(luò)合性質(zhì)。本發(fā)明中具體合成的具有如(II)所示結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)化合物是其工藝步驟包括(1)將壬基酚聚氧乙烯醚單元醇TX-10投入四口反應(yīng)燒瓶中，攪拌下加入2.5～3.5％重量的三氟化硼乙醚絡(luò)合物BF3·OC2H5作為催化劑。(2)加熱到55～65℃排除乙醚后，滴入環(huán)氧氯丙烷，用水浴控制反應(yīng)溫度在60～75℃之間。滴完后，保溫反應(yīng)2～3小時。(3)緩慢升溫至80～85℃，再開始滴加重量為50％的NaOH水溶液，析出固體氯化鈉。滴完后在此溫度保溫1小時，當pH值接近8.0時，用少量稀鹽酸中和過量的NaOH，使pH＝6～7。(4)靜止后分層，除去鹽及水層，再減壓蒸除水份和未反應(yīng)環(huán)氧氯丙烷，即得產(chǎn)物。上述步驟原料的重量百分比組成為本發(fā)明的潤濕分散劑具有這樣一些其他分散劑所不具有的特點1)帶有環(huán)氧基的潤濕分散劑可適用于含有氮，-COOH，-N＝N-等有機顏料；2)帶有-NH2及-NH-的潤濕分散劑可適用于含有-SO3，-COOH，-NH2，M-OH等顏料；3)帶有-NH-CH2CH2-NH-，-NH-CH2CH2-COONa的潤濕分散劑可與一些含金屬原子的顏料發(fā)生絡(luò)合作用；4)帶有-CH2Cl的潤濕分散劑對有機和無機顏料均有適用性。在顏料漿配方相同但分散劑種類不同的前提下，使用本發(fā)明潤濕分散劑的顏料漿粘度最低。這是因為它含有能夠很好吸附于粒子表而的基團及多個活性點，并具有使顏料分散穩(wěn)定化的作用，這就使它比常規(guī)分散劑更有效的降低了色漿的粘度。因此在生產(chǎn)過程中，可以得到較高的顏料漿濃度，提高了生產(chǎn)率。在本試驗中鈦白漿濃度可達到69％，炭黑漿濃度達到37％，大紅漿濃度可達到48％，耐曬黃漿濃度達到55％，酞青藍漿濃度達到46％，這是上述背景中和目前市場上許多分散劑所不能及的。而且在分散相同體積顏料的情況下，一般分散劑的添加量較本助劑要多。該分散劑還具有適應(yīng)多種顏料和PH值范圍廣的優(yōu)點。此外分散后的色漿鮮艷度也很好，在實際生產(chǎn)中能得以更有效的利用。具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合實施力隊本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明，但實施實例不是對本發(fā)明的限制。實施例1雙活性基團烷基(烷基芳基)聚氧乙烯失水甘油醚的合成及其潤濕分散性的測定。合成如下結(jié)構(gòu)的潤濕分散劑合成(III)的原料采用市場有售的TX-10，其結(jié)構(gòu)式為配方工藝過程實驗中采用市場有售的聚合度為10、平均分子量為660的表面活性劑(水性顏料潤濕劑)TX-10，其外觀為透明粘稠性液體。TX-10中含有5～10％的水份及低沸物，須減壓蒸除(本實驗采用5mmHg)。按配方將TX-10投入四口反應(yīng)燒瓶中，攪拌下加入3重量％的三氟化硼乙醚絡(luò)合物(BF3·OC2H5)作為催化劑。加熱到60℃排除乙醚后，滴入環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)過程放熱，自動升溫到75℃，此時必須用水浴冷卻，控制反應(yīng)溫度在60～75℃之間。滴完后，保溫反應(yīng)2～3小時，而后緩慢升溫至80～85℃，再開始滴加50％的NaOH水溶液，反應(yīng)物從澄清轉(zhuǎn)為渾濁，并析出固體氯化鈉。滴完后在此溫度保溫1小時，測定體系PH值，當PH值接近8.0時，用少量稀鹽酸中和過量的NaOH，使PH＝6～7，靜止后分層，除去鹽及水層，減壓蒸除去水份和未反應(yīng)環(huán)氧氯丙烷，即得產(chǎn)物。產(chǎn)品規(guī)格1)外觀橙色透明粘稠液體2)固體含量％1003)水中溶解試驗100％溶于水中4)計算值分子量830(環(huán)氧值0.120)雙活性基團烷基(烷基芳基)聚氧乙烯失水甘油醚的潤濕分散性試驗分散性物態(tài)指標*(以下分散實驗均按此進行)色漿稠度分為1～3(評價方法具體見附錄)。穩(wěn)定性(沖稀級別)分為一、二、三級。若為二級或三級的色漿須再進行配漆實驗(評價方法具體見附錄)。細度(評價方法具體見附錄)分散時間以小時計。1.色漿配方(單位重量份)2.性能測定本結(jié)構(gòu)對一些顏料具有良好的潤濕分散作用。這是因為這些顏料中的一些基團(如炭黑含有羧基，大紅粉含有胺基，酞青藍中含有氮原子)能與結(jié)構(gòu)中的環(huán)氧基或-CH2Cl發(fā)生作用，但鈦白粉卻缺少這種反應(yīng)性。因此這種潤濕分散劑是否能夠很好的分散顏料還與顏料自身的性質(zhì)緊密相關(guān)。實施例2合成如下結(jié)構(gòu)的潤濕分散劑配方工藝過程將雙活性基團烷基(烷基芳基)聚氧乙烯失水甘油醚(III)投入反應(yīng)燒瓶中，攪拌下升溫到60℃，滴入一乙醇胺，反應(yīng)溫度控制在80～90℃，保溫反應(yīng)1～2小時，再冷卻到60℃出料，移入分液漏斗中，除去下層副產(chǎn)物，得到上層產(chǎn)物。產(chǎn)品規(guī)格1)外觀橙色透明粘稠液2)固體含量％1003)水中溶解試驗溶于水中本助劑的潤濕分散試驗1.色漿配方(單位重量份)2.性能測定實驗結(jié)果本產(chǎn)品除對鈦白粉吸附量較少外，對所有有機顏料都有較大的吸附量，這促使在相同添加量下，使用該助劑制得的色漿濃度更高。又因該助劑包覆顏料粒子較為牢固，所以當色漿用水沖稀時不易被剝離且在乳膠漆中分散穩(wěn)定性較好。實施例3合成如下結(jié)構(gòu)的潤濕分散劑上式中n＝2，則引入H2N-CH2CH2-NH2即乙二胺；n＝3，則引入H2NCH2CH2CH2NH2即1，3-丙二胺；n＝6，則引入H2N-(CH2)6-NH2即1，6-己二胺。本實驗取乙二胺和1，6-己二胺。配方工藝過程將乙二胺溶于2倍的乙醇中，并投入反應(yīng)燒瓶中，攪拌下升溫到40℃，滴入雙活性基團烷基(烷基芳基)聚氧乙烯失水甘油醚(III)，反應(yīng)溫度控制在60～80℃，反應(yīng)體系從澄清變?yōu)闇啙帷５瓮旰?，保溫反?yīng)3小時，減壓蒸除乙醇及未反應(yīng)的乙二胺，而后移入分液漏斗中，除去下層副產(chǎn)物，收集上層得到產(chǎn)物。產(chǎn)品規(guī)格1)外觀橙色透明粘稠液2)固體含量％1003)水中溶解試驗溶于水中本助劑的潤濕分散試驗1.色漿配方(單位重量份)2.性能測定實驗結(jié)果評述對所有顏料都有潤濕分散性及稀釋穩(wěn)定性，但對酸性顏料具有相對更大的吸附作用。實施例4合成如下結(jié)構(gòu)的潤濕分散劑配方<tablesid="table8"num="008"><tablewidth="510">原料名稱重量％雙活性基團烷基(烷基芳基)聚氧乙烯失水甘油醚(III)二乙烯三胺87.612.4</table></tables>工藝過程將二乙烯三胺溶于3倍乙醇中，并投入反應(yīng)裝置的反應(yīng)燒瓶中，攪拌下升溫到30～40℃，滴入雙活性基團烷基(烷基芳基)聚氧乙烯失水甘油醚(III)，反應(yīng)溫度控制在60～85℃，滴完后，保溫反應(yīng)3小時，減壓蒸除乙醇，二乙烯三胺，而后移入分液漏斗中，除去下層副產(chǎn)物，得到上層產(chǎn)物。產(chǎn)品規(guī)格1)外觀橙色粘稠液體2)固體含量％1003)水中溶解試驗100％溶于水中本助劑的潤濕分散試驗1.色漿配方(單位重量份)2.性能測定實驗結(jié)果評述該產(chǎn)品除對鈦白粉吸附量較少外，對其他有機顏料都具有較大的吸附量，這促使色漿的粘度增加。又因助劑包覆顏料粒子較為牢固，所以在色漿用水沖稀時助劑不易被剝離，使得色漿在乳膠漆中有較好的分散穩(wěn)定性。實施例5合成如下結(jié)構(gòu)的潤濕分散劑配方工藝過程按配比將二乙烯三胺溶于2倍乙醇中，并投入裝置反應(yīng)瓶中，在40℃時攪拌下滴入雙活性基團烷基(烷基芳基)聚氧乙烯失水甘油醚(III)，然后升溫至60～85℃反應(yīng)2小時后，蒸除過量的二乙烯三胺，再在此溫度下滴加丙烯酸甲酯，反應(yīng)溫度控制在80～90℃，保溫反應(yīng)3小時，得澄清透明液體，減壓蒸除未反應(yīng)的丙烯酸甲酯，得產(chǎn)品。產(chǎn)品規(guī)格1)外觀橙色透明粘稠液體2)固體含量％1003)水中溶解試驗100％溶于水中本助劑的潤濕分散試驗1.色漿配方(單位重量份)2.性能測定實驗結(jié)果評述本產(chǎn)品具有對鈦白粉，耐曬黃很好的潤濕分散性，但對酞青藍的吸附量不足，但其色漿能較好的分散于乳膠漆中且遮蓋率很好。實施例6合成如下結(jié)構(gòu)的潤濕分散劑配方工藝過程按配比將己二胺溶于等量乙醇之中，并投入反應(yīng)瓶中，于40℃時攪拌下滴入雙活性基團烷基(烷基芳基)聚氧乙烯失水甘油醚(III)，在60～85℃反應(yīng)2小時后，滴加丙烯酸甲酯，反應(yīng)溫度控制在80～90℃，滴加后保溫反應(yīng)3小時，得澄清透明液體，而后在80℃時滴加10％NaOH水溶液，使酯水解出甲醇及羧酸鈉鹽，保溫反應(yīng)2～3小時，測PH值，若PH＞7時，用5％HCl中和過量NaOH，使PH＝6～7，減壓脫除水份、乙醇、甲醇等，反應(yīng)產(chǎn)物中有鹽析出。粗產(chǎn)品中加入適量乙醇稀釋后，過濾除去鹽固體物，收集澄清粘性液體。產(chǎn)品中乙醇可減壓蒸出或不蒸出均可用。產(chǎn)品規(guī)格1)外觀橙色透明粘稠液體2)固體含量％1003)水中溶解試驗溶于水中本助劑的潤濕分散試驗1.色漿配方(單位重量份)2.性能測定實驗結(jié)果評述本助劑對實驗用顏料均適用，用-NH2封頭的助劑吸附于顏料表面上的較少，這使得色漿的粘度有所下降，當水沖稀色漿時，助劑層就較易剝離，當極限沖稀時，粒子產(chǎn)生集結(jié)、返粗的現(xiàn)象。但在非無限稀釋條件的乳膠漆中卻能分散很好，并未發(fā)生顏料集結(jié)的現(xiàn)象。實施例7合成如下結(jié)構(gòu)的潤濕分散劑配方工藝過程按配方將二乙烯三胺溶于3倍乙醇中，并投入裝置反應(yīng)瓶中，在40℃時攪拌下滴入雙活性基團烷基(烷基芳基)聚氧乙烯失水甘油醚(III)，60℃滴完后再在85℃下反應(yīng)2小時，然后蒸除過量的二乙烯三胺，再在此溫度下滴加丙烯酸甲酯，保溫反應(yīng)3小時，得澄清透明液體，減壓蒸除未反應(yīng)的丙烯酸甲酯。而后在80℃時滴加10％NaOH水溶液，水解2~3小時，測PH值，若PH＞7時，用5％HCl中和使PH＝6~7后，而后減壓蒸除水、乙醇等低沸物得產(chǎn)品。反應(yīng)產(chǎn)物中有少量鹽析出，濾除后收集澄清粘性液體，得產(chǎn)品。產(chǎn)品規(guī)格1)外觀橙色透明粘稠液體2)固體含量％1003)水中溶解試驗溶于水中本助劑的潤濕分散試驗1.色漿配方(單位重量份)2.性能測定實驗結(jié)果評述對所有的被實驗的有機和無機顏料均適用。色漿稠度和水沖稀實驗結(jié)果良好。備注*分散實驗性能評價的具體分類1、細度按照GB/T1724-1989具體要求進行操作。2、稠度表征3、穩(wěn)定性沖稀實驗評價沖稀實驗等級為二、三級的色漿須再進行配漆實驗，實驗方法為將該色漿與卜內(nèi)門太古漆上海有限公司生產(chǎn)的A900-65100白色內(nèi)墻乳膠漆混合攪拌試驗，并刷涂制版，若無浮色、發(fā)花或不相容的現(xiàn)象且遮蓋率良好則為通過，否則認為不合格。權(quán)利要求1.一種用于水基涂料顏料的潤濕分散劑，其特征在于具有如I所示的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，它的化學(xué)名稱為雙活性基團烷基聚氧乙烯失水甘油醚及其衍生物，其中R是C6～C18的烷基或烷基芳基或n1＝4～20的整數(shù)，n2＝1～2的整數(shù)，n3＝1；P1是鹵素X或等于P3，P2＝OH或O；P3是在如下A、B或C體系中任選一種或等于O，A體系H2NCH2CH2OH，(OHCH2CH2)2N-，(CH3)2N-，(C2H5)2N-或(C4H9)2N-；B體系式中n＝2，3或6；C體系其中R’＝-CH2CH2COOM，-CH2COOM或-CH2CH2COOCH3上式中M＝Na+，NH4+或K+。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤濕分散劑，其特征在于所述的符合結(jié)構(gòu)式I的化合物是3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤濕分散劑，其特征在于所述的符合結(jié)構(gòu)式I的化合物是其中n＝2，3，6。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤濕分散劑，其特征在于所述的符合結(jié)構(gòu)式I的化合物是5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤濕分散劑，其特征在于所述的符合結(jié)構(gòu)式I的化合物是6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤濕分散劑，其特征在于所述的符合結(jié)構(gòu)式I的化合物是7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤濕分散劑，其特征在于所述的符合結(jié)構(gòu)式I的化合物是8.一種按照權(quán)利要求1所述的用于水基涂料的顏料潤濕分散劑的制備方法，其特征在于首先合成具有如II所示結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)化合物其中R等于C6～C18的烷基或烷基芳基或n1＝4～20的整數(shù)，n2＝1～2的整數(shù)，然后，利用上述結(jié)構(gòu)II中-CH2Cl和兩個活性基團引入其它強化潤濕分散性基團，其它強化潤濕分散性基團包括含氮基團、-CH2CH2OH、-COOCH3、-COOM(M＝NH4+、Na+、K+)或可與金屬離子發(fā)生絡(luò)合的基團。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的潤濕分散劑的制備方法，其特征在于首先合成的基礎(chǔ)化合物為其工藝步驟包括(1)將壬基酚聚氧乙烯醚單元醇TX-10投入四口反應(yīng)燒瓶中，攪拌下加入2.5～3.5重量％的三氟化硼乙醚絡(luò)合物BF3·OC2H5作為催化劑；(2)加熱到55～65℃排除乙醚后，滴入環(huán)氧氯丙烷，用水浴控制反應(yīng)溫度在60～75℃，滴完后，保溫2～3小時；(3)升溫至80～85℃，滴加50重量％氫氧化鈉水溶液，有固體氯化鈉析出。滴完后保溫1小時，當pH接近8.0時，用少量鹽酸中和過量的NaOH，使pH＝6～7；(4)靜止后分層，除去鹽及水層，再減壓蒸餾除去水份和未反應(yīng)的環(huán)氧氯丙烷，即得產(chǎn)物；上述步驟中的原料重量百分比組成為壬苯酚聚氧乙烯醚單元醇TX-1070～83％環(huán)氧氯丙烷12～25％50重量％氫氧化鈉5～6％全文摘要本發(fā)明是一種用于水基涂料的顏料潤濕分散劑。它通過潤濕劑與分散基團化合而成，具有潤濕分散兩重性。潤濕部分由傳統(tǒng)的非離子表面活性劑聚氧乙烯醚類型的化合物構(gòu)成。然后再在其結(jié)構(gòu)上引入活性基團(見式I)。為了進一步改善分散劑對顏料的定向吸附，又通過(見式II)這兩個活性基團再引入含氮、——CH文檔編號C09D5/02GK1778846SQ20041008428公開日2006年5月31日申請日期2004年11月17日優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日發(fā)明者何新照,丁奮申請人:上海市涂料研究所