一種基于活性聚合的功能嵌段共聚物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于活性聚合的功能嵌段共聚物，具有如下結(jié)構(gòu)通式：其中，嵌段A至少由兩種烯鍵不飽和單體嵌段共聚而成；A1是含有氨基官能團(tuán)或酸性官能團(tuán)或甲基丙烯酸縮水甘油酯的極性烯鍵不飽和單體，A2是共聚促進(jìn)單體；嵌段B由一種或一種以上的烯鍵不飽和單體聚合而成；x、y、z是聚合度，z為0～400；嵌段A的數(shù)均分子量是500～50000，嵌段B的數(shù)均分子量是1000～20000。本發(fā)明通過引入共聚促進(jìn)單體A2避免了傳統(tǒng)嵌段活性共聚物制備的缺陷，不僅可以在常規(guī)溶劑中進(jìn)行制備，而且能極大地提升本發(fā)明所述分散劑與基料的相容性，對碳黑、有機(jī)顏料等有著極好的分散效果，色漿粘度低，漆膜展色好，尤其是碳黑的黑度高。
【專利說明】一種基于活性聚合的功能嵌段共聚物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于活性聚合的功能性聚合物，該聚合物是AB嵌段共聚物，由活性聚合方法制備而成，用作碳黑、有機(jī)顏料等的分散。
【背景技術(shù)】
[0002]分散劑是界面活性劑聚合物，其結(jié)構(gòu)的一部分帶有極性較大的錨定端基，容易吸附在顏料表面，另一部分則是極性較低的溶劑化長分子鏈，與分散相(樹脂與溶劑)有較好的親和力。因此，分散劑可均一分散那些難溶于液體的無機(jī)、有機(jī)顏料的固體顆粒，同時(shí)也能防止固體顆粒的沉降和凝聚，形成穩(wěn)定的懸浮液。
[0003]隨著有機(jī)顏料和碳黑在涂料、油墨以及塑料中的廣泛使用，想徹底穩(wěn)定這些顏料，高分子量分散劑成為一種必不可少的添加物，譬如聚丙烯酸酯類、聚氨酯類、聚酯類分散劑等。因?yàn)榫郾┧狨ヮ惛叻肿恿糠稚┑脑牧弦椎?，制備工藝簡單，在某些顏料的分散上具有其他高分子分散劑無法替代的作用，因而自上世紀(jì)70、80年代被開發(fā)出來后，一直是分散劑的主流產(chǎn)品之一。
[0004]傳統(tǒng)的聚丙烯酸酯類分散劑如US4302561、US5688858等闡述，均基于無規(guī)共聚，該類分散劑有著廣泛的相容性，但由于聚合結(jié)構(gòu)的無規(guī)特性，導(dǎo)致聚合單體排布的規(guī)整性不理想，影響了聚合物的錨定能力以及位阻能力，因此該類分散劑的分散效率和色漿的降黏行為很不理想，無法與其他分散劑尤其是聚氨酯類分散劑相媲美。近年來，為改善傳統(tǒng)聚丙烯酸酯類分散劑的這些缺陷，各種嵌段共聚結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸酯類分散劑層出不窮，各種活性聚合的方法也被廣泛的采用。例如，基于基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合(GTP)，US4656226、US5272201、US5859113等均闡述了采用GTP方法制備AB嵌段共聚物，其中A為極性不飽和單體的均聚鏈段，主要起到顏料表面的吸附作用；基于氮氧自由基聚合(NMP)，US6353107和US7858694等闡述了采用穩(wěn)定自由基TEMPO做為聚合物調(diào)節(jié)劑制備了 AB或ABA嵌段共聚物，同樣實(shí)現(xiàn)了活性聚合，其中的錨定部分也是極性不飽和單體的均聚鏈段；基于原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP) ,US2004/0143035和W000/40630均為采用ATRP活性聚合方法制備AB嵌段共聚物，其中的錨定部分采用了單一的極性不飽和單體均聚而成；基于可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT), US7205368和US6596899等均為采用RAFT方法制備的AB嵌段共聚物，A和B鏈段均采用的是均聚物。
[0005]上述聚合物的結(jié)構(gòu)均為嵌段共聚物，并且作為錨定端基的極性鏈段為單一的均聚物，雖然這種均聚結(jié)構(gòu)可以提升分散劑的錨定效率，但存在如下兩個(gè)問題:第一，如果采用本體聚合方法，則聚合放熱過于劇烈，反應(yīng)可控性變差，而如果采用溶劑法制備，那么需要引入強(qiáng)極性溶劑以更好的溶解極性單體進(jìn)行聚合，反應(yīng)結(jié)束后，極性溶劑需要被去除，否則嵌段共聚物無法適應(yīng)某些涂料、油墨體系，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝繁瑣和成本增加；第二，這種極性均聚物嵌段由于極性基團(tuán)過于集中，因此對于應(yīng)用的體系有一定的選擇性，在某些低極性體系中，存在著相容性不佳的問題，導(dǎo)致此類聚合物的應(yīng)用選擇性很強(qiáng)，通用性不夠廣泛。
[0006]CN101535358闡述了基于結(jié)構(gòu)化共聚物的混合物作為潤濕劑和分散劑，通過兩種不同的可控聚合技術(shù)制備了具有不同分子量分布的梯度共聚物，該潤濕和分散劑具有比較廣的相容性，但基于這種梯度共聚方式的共聚物，在顏料漿的降黏行為，錨定的效率上都不能達(dá)到最佳效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明涉及一種基于活性聚合的聚丙烯酸酯分散劑的制備，該分散劑為AB嵌段共聚物，通過活性聚合方法制備而成。
[0008]與以往的嵌段共聚物分散劑不同，本發(fā)明嵌段共聚物中的錨定端基嵌段A包含有兩種或兩種以上的烯鍵不飽和單體，其中至少含有A1和A2兩種單體。單體A1是含有氨基官能團(tuán)或酸官能團(tuán)或甲基丙烯酸縮水甘油酯的極性烯鍵不飽和單體，單體A2是共聚促進(jìn)單體，共聚促進(jìn)單體A2與極性烯鍵不飽和單體A1,通過采用合適的活性聚合方法得到本發(fā)明所述聚合物的嵌段A鏈段，同時(shí)該共聚鏈段A仍保持端基的活性，可以進(jìn)一步活性聚合嵌段B鏈段。本發(fā)明通過共聚促進(jìn)單體A2的引入，避免了上述提及的傳統(tǒng)嵌段活性共聚物制備的缺陷，不僅可以在常規(guī)溶劑中進(jìn)行制備，而且能極大的提升本發(fā)明所述分散劑與基料的相容性，另外，本發(fā)明之分散劑應(yīng)用于顏料的分散，所制得的顏料漿降黏行為優(yōu)異。
[0009]具體技術(shù)方案如下:
[0010]一種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結(jié)構(gòu)通式:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種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結(jié)構(gòu)通式:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能嵌段共聚物，其特征在于，所述X為1~100，所述y為1 ~400。
3.根據(jù)權(quán)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個(gè)碳原子的直鏈醇、支鏈醇或者酯環(huán)族醇的(甲基)丙烯酸烷基酯，或者是含有聚醚鏈段、聚乙二醇鏈段、聚丙二醇鏈段中的一種或幾種的具有5~80個(gè)碳原子的的聚乙二醇或聚丙二醇的單(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種。
4.根據(jù)權(quán)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，或堿性乙烯基雜環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能嵌段共聚物，其特征在于，所述A1是含羧基的烯鍵不飽和單體，或含磺酸基團(tuán)的烯鍵不飽和單體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能嵌段共聚物，其特征在于，所述A2是苯乙烯或帶取代基的苯乙烯，所述取代基是含1~16個(gè)碳原子的烷基或含6~18個(gè)碳原子的芳基或鹵素基。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段A還可以通過所述酸性官能團(tuán)或甲基丙烯酸縮水甘油酯，引入含-NH2的含氮雜環(huán)化合物或脂肪胺，或者與含單胺或單羥基或單羧基的聚合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)引入不同極性的鏈段。
8.權(quán)利要求1至7任一所述的功能嵌段共聚物的制備方法，其特征在于，根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)備對應(yīng)的單體，然后通過GTP、NMP, ATRP, RAFT中的任一種常規(guī)活性聚合方法進(jìn)行制備。
9.權(quán)利要求1至7任一所述的功能嵌段共聚物的應(yīng)用，其特征在于，所述功能嵌段共聚物作為分散劑 用于涂料或油墨體系中，分散其中的各類無機(jī)顏料、碳黑和有機(jī)顏料。
【文檔編號】C09D17/00GK103881039SQ201410074744
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】王志軍 申請人:王志軍