CN106398372A - 一种涂料用的高分子共聚物分散剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种涂料用的高分子共聚物分散剂，按质量百分数计由以下成分制成：引发剂0.2‑2％；链转移剂0‑2％；单体A 10‑50％；单体B 1‑15％；中和剂10‑50％；水10‑50％；本发明的高分子共聚物分散剂在制备过程中没加入有机溶剂，因此不需要进行有机溶剂的回收，工艺简单，成本低且对环境污染小。利用本发明的高分子共聚物分散剂生产的涂料，具有在生产过程中对粉料降粘速度快、降粘效果好的优点；且制成的涂料不易出现分水、结块的现象，采用合适的配方制成的涂料可储存一年时间不出现分水、底部结块的现象。

Description

一种涂料用的高分子共聚物分散剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工品领域，特别是涉及一种涂料用的高分子共聚物分散剂及其制备方法。

背景技术

涂料行业是建筑行业的支柱产业，近年来，随着国家经济的发展，尤其是建筑工程和房地产行业的发展，涂料的需求量逐渐上升。颜料是涂料中的主要原料，可以为涂料提供色彩，增加涂料的固含量，降低涂料的成本，提高漆膜性能。但颜料一般是以颜料粒子的聚集体的形式存在，需要经过分散达到一定的细度才能提供良好的着色力、遮盖力等，因此分散剂是涂料中必不可少的助剂。高分子水性涂料分散剂由于其多功能团、空间位阻等优点被广泛应用于水性涂料的生产中。

目前国内常用的水性涂料分散剂是一种聚丙烯酸盐的高分子聚合物，是由丙烯酸单体聚合而成。对于分散剂的研究工作主要是利用自由基无规共聚法，使丙烯酸等单体在引发剂的引发作用下聚合，并通过加入链转移剂来控制分子量，从而得到聚丙烯酸水溶液，再通过氢氧化钠水溶液中和，得到低分子量的聚丙烯酸钠盐。不同的引发剂种类和用量、不同的链转移剂、不用的聚合反应条件、单体浓度和种类等因素都会影响最终产品的性能。之前的专利中有关于采用异丙醇等醇类作为链转移剂，与生产中采用二甲苯、乙二醇等溶剂作为助溶剂的介绍，这样生产过后需要对溶剂进行回收，工艺复杂，间接提高了成本，也是对环境的污染。

随着行业的发展，人们对于分散剂的分散性能与环保性也提出了更高的要求。因此，需要开发出一种生产工艺简单，生产过程中不添加有机溶剂，生产周期短，且用来分散涂料颜料时，分散性能优异，适用性广的水性涂料分散剂。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种涂料用的高分子共聚物分散剂。

本发明的另一个目的在于提供一种涂料用的高分子共聚物分散剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种涂料用的高分子共聚物分散剂，按质量百分数计由以下成分制成：

以上各成分的质量百分数之和为100％。

进一步，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过硫酸铵或过硫酸钾。

进一步，所述链转移剂为次亚磷酸钠、亚硫酸氢钠或焦磷酸钠。

进一步，所述单体A为丙烯酸、甲基丙烯酸和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。

进一步，所述单体B为马来酸酐、烯丙基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠和苯乙烯磺酸钠中的一种或多种。

进一步，所述中和剂为体积分数为40％的氢氧化钠水溶液；

一种涂料用的高分子共聚物分散剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将水、链转移剂、单体B进行混合，然后升温至50-90℃，得第一混合液；

2)向所述第一混合液中加入引发剂水溶液和单体A，在50-90℃的条件下保温2-6h，得第二混合液；将所述第二混合液进行冷却，调节所述第二混合液的pH值为7-8，得高分子共聚物分散剂。

进一步，所述引发剂水溶液的质量百分数为3％-10％(例如3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等)。

进一步，步骤2)中调节所述第二混合液的pH值是采用质量分数为40％的氢氧化钠水溶液。

进一步，步骤2)中，将引发剂水溶液和部分单体A分别采用滴加的方式加入到第二混合液中，并且控制滴速，在2-3h滴加完毕。由于两种单体的反应速率不同，将反应速率较快的单体A采用滴加的方式加入体系，反应速率较慢的单体B直接加入体系，这样有利于控制反应进行。如果滴加速度太快，会导致单体A反应过快，单体B来不及完全反应，有单体残留，且分散剂分子量分布广。而较窄的分子量分布更利于分散粉料。

另外注意的是，如果没有特别说明，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及以端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的高分子共聚物分散剂在制备过程中没加入有机溶剂，因此不需要进行有机溶剂的回收，工艺简单，成本低且对环境污染小。

2、与采用单一单体合成得到的分散剂相比，利用本发明的高分子共聚物分散剂生产的涂料，具有在生产过程中对粉料降粘速度快、降粘效果好的优点；且制成的涂料不易出现分水、结块的现象，采用合适的配方制成的涂料可储存一年时间不出现分水、底部结块的现象。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种涂料用的高分子共聚物分散剂，按质量百分数计由以下成分制成：

过硫酸钾5kg，亚硫酸氢钠10kg，丙烯酸150kg，马来酸酐100kg，质量分数为40％的氢氧化钠水溶液420kg，水315kg。

制备方法如下：

1)将水、亚硫酸氢钠和马来酸酐进行混合，然后升温至50℃，得第一混合液；

2)向所述第一混合液滴加质量百分数为10％的过硫酸钾水溶液和丙烯酸，并且在2h内滴加完毕，然后在60℃的条件下保温3h，得第二混合液；将所述第二混合液进行冷却至室温，用质量分数为40％的氢氧化钠水溶液调节所述第二混合液的pH值为7，得高分子共聚物分散剂。所述高分子共聚物分散剂为黄色的透明液体。

实施例2

一种涂料用的高分子共聚物分散剂，按质量百分数计由以下成分制成：

过硫酸铵8kg，焦磷酸钠14kg，丙烯酸150kg，甲基丙烯酸50kg，马来酸酐50kg，质量分数为40％的氢氧化钠水溶液368kg，水360kg。

制备方法如下：

1)将水、焦磷酸钠和马来酸酐进行混合，然后升温至80℃，得第一混合液；

2)向所述第一混合液滴加质量百分数为9％的过硫酸铵水溶液、丙烯酸和甲基丙烯酸，并且在3h内滴加完毕，然后在70℃的条件下保温2h，得第二混合液；将所述第二混合液进行冷却至室温，用质量分数为40％的氢氧化钠水溶液调节所述第二混合液的pH值为7，得高分子共聚物分散剂。所述高分子共聚物分散剂为黄色的透明液体。

实施例3

一种涂料用的高分子共聚物分散剂，按质量百分数计由以下成分制成：

过硫酸铵10kg，次亚磷酸钠10kg，丙烯酸200kg，甲基丙烯酸50kg，烯丙基磺酸钠50kg，质量分数为40％的氢氧化钠水溶液280kg，水400kg。

制备方法如下：

1)将水、次亚磷酸钠和烯丙基磺酸钠进行混合，然后升温至80℃，得第一混合液；

2)向所述第一混合液滴加质量百分数为10％的过硫酸铵水溶液、丙烯酸和甲基丙烯酸，并且在3h内滴加完毕，然后在70℃的条件下保温2h，得第二混合液；将所述第二混合液进行冷却至室温，用质量分数为40％的氢氧化钠水溶液调节所述第二混合液的pH值为7，得高分子共聚物分散剂。所述高分子共聚物分散剂为黄色的透明液体。

实施例4

一种涂料用的高分子共聚物分散剂，按质量百分数计由以下成分制成：

过硫酸钾15kg，亚硫酸氢钠5kg，丙烯酸180kg，马来酸酐40kg，烯丙基磺酸钠60kg，质量分数为40％的氢氧化钠水溶液330kg，水370kg。

制备方法如下：

1)将水、亚硫酸氢钠、马来酸酐和烯丙基磺酸钠进行混合，然后升温至80℃，得第一混合液；

2)向所述第一混合液滴加质量百分数为10％的过硫酸钾和丙烯酸，并且在2h内滴加完毕，然后在80℃的条件下保温3h，得第二混合液；将所述第二混合液进行冷却至室温，用质量分数为40％的氢氧化钠水溶液调节所述第二混合液的pH值为7，得高分子共聚物分散剂。所述高分子共聚物分散剂为黄色的透明液体。

实施例5

一种涂料用的高分子共聚物分散剂，按质量百分数计由以下成分制成：

过硫酸钾6kg，焦磷酸钠12kg，丙烯酸250kg，甲基烯丙基磺酸钠80kg，质量分数为40％的氢氧化钠水溶液350kg，水302kg。

制备方法如下：

1)将水、焦磷酸钠和甲基烯丙基磺酸钠进行混合，然后升温至60℃，得第一混合液；

2)向所述第一混合液滴加质量百分数为10％的过硫酸钾水溶液和丙烯酸，并且在3h内滴加完毕，然后在90℃的条件下保温5h，得第二混合液；将所述第二混合液进行冷却至室温，用质量分数为40％的氢氧化钠水溶液调节所述第二混合液的pH值为7，得高分子共聚物分散剂。所述高分子共聚物分散剂为黄色的透明液体。

实施例6

一种涂料用的高分子共聚物分散剂，按质量百分数计由以下成分制成：

过硫酸铵15kg，亚硫酸氢钠10kg，丙烯酸140kg，丙烯酸羟丙酯100kg，苯乙烯磺酸钠100kg，质量分数为40％的氢氧化钠水溶液270kg，水365kg。

制备方法如下：

1)将水、亚硫酸氢钠和苯乙烯磺酸钠进行混合，然后升温至80℃，得第一混合液；

2)向所述第一混合液滴加质量百分数为10％的过硫酸铵水溶液、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯，并且在3h内滴加完毕，然后在90℃的条件下保温3h，得第二混合液；将所述第二混合液进行冷却至室温，用质量分数为40％的氢氧化钠水溶液调节所述第二混合液的pH值为7，得高分子共聚物分散剂。所述高分子共聚物分散剂为黄色的透明液体。

对比例1

一种涂料用的高分子共聚物分散剂，按质量百分数计由以下成分制成：

过硫酸铵12kg，次亚磷酸钠12kg，丙烯酸216kg，质量分数为40％的氢氧化钠水溶液350kg，水410kg。

制备方法如下：

1)将水、次亚磷酸钠进行混合，然后升温至70℃，得第一混合液；

2)向所述第一混合液滴加质量百分数为10％的过硫酸铵、丙烯酸，并且在3h内滴加完毕，然后在75℃的条件下保温2h，得第二混合液；将所述第二混合液进行冷却至室温，用质量分数为40％的氢氧化钠水溶液调节所述第二混合液的pH值为7，得高分子共聚物分散剂。所述高分子共聚物分散剂为黄色的透明液体。

分散剂分散性能的评估

通过分散粉料、粉料分散后的粘度、制备涂料以及涂料的储存时间等进行分散剂分散性能的评估。具体评价内容与测试结果见表1、表2、表3和表4。

按照表1颜料浆的配方，分别制备含有实施例和对比例分散剂的颜料浆，具体制备方法如下：先将水和分散剂充分混合，得含分散剂的混合液；将含分散剂的混合液加入高速分散机，在600r/min的搅拌速度下向含分散剂的混合液中依次加入滑石粉、高岭土和重钙；然后在1200r/min的搅拌速度下分散20min，得颜料浆。使用涂4杯测量不同颜料浆的粘度，结果见表2。

表1利用实施例和对比例的分散剂制备颜料浆的配方

表2利用实施例和对比例的分散剂制成颜料浆的粘度

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	对比例1
								粘度(s)	120	95	105	112	123	132	140

按照表3的涂料配方，分别制备含有实施例和对比例分散剂的涂料，具体方法如下：向配料罐中加入水,在600r/min的搅拌速度下向水中加入分散剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、纤维素和乙二醇进行混合，得第一混合液；向混合液中再依次加入滑石粉、高岭土、重钙和钛白粉等粉料进行搅拌，搅拌均匀后提高转速至1200r/min，高速分散30min，得第二混合液；在600转/分的速度下向所述第二混合液中加入纯丙乳液、成膜助剂、pH调节剂(调整pH值到8～9)、增稠剂和消泡剂。检测合格后，过滤包装。

将涂料在常温以及50℃条件下的烘箱中进行储存，观察储存情况，结果见表4。

表3利用实施例和对比例的分散剂制备涂料的配方

组分	质量(kg)
		水	270
分散剂	4
		润湿剂	1
消泡剂	1
		杀菌剂	0.5
纤维素	2
		乙二醇	2
滑石粉	90
		高岭土	80
重钙	130
		钛白粉	100
纯丙乳液	300
		成膜助剂	12
pH调节剂	3
		增稠剂	6
消泡剂	1
		合计	1000

表4涂料常温储存及热储存测试数据

通过表2和表4的数据可以看出，与采用单一单体丙烯酸合成得到的分散剂相比，本发明采用多种单体共聚得到的高分子共聚物分散剂能更好地对粉料进行润湿；采用本发明的分散剂制得的颜料浆的粘度低，在实际生产中能配入更多的粉料，且节省分散时间；采用本发明制成的涂料的稳定性也更好，更不易出现分水、粉料沉积、结块的现象。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种涂料用的高分子共聚物分散剂，其特征在于，按质量百分数计由以下成分制成：

以上各成分的质量百分数之和为100％。

2.根据权利要求1所述的高分子共聚物分散剂，其特征在于，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过硫酸铵或过硫酸钾。

3.根据权利要求1所述的高分子共聚物分散剂，其特征在于，所述链转移剂为次亚磷酸钠、亚硫酸氢钠或焦磷酸钠。

4.根据权利要求1所述的高分子共聚物分散剂，其特征在于，所述单体A为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的高分子共聚物分散剂，其特征在于，所述单体B为丙烯酰胺、马来酸酐、烯丙基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠和苯乙烯磺酸钠中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的高分子共聚物分散剂，其特征在于，所述中和剂为质量分数为40％的氢氧化钠水溶液。

7.一种如权利要求1-6任一所述的高分子共聚物分散剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将水、链转移剂、单体B进行混合，然后升温至50-90℃，得第一混合液；

2)向所述第一混合液中加入引发剂水溶液和单体A，在50-90℃的条件下保温2-6h，得第二混合液；将所述第二混合液进行冷却，调节所述第二混合液的pH值为7-8，得高分子共聚物分散剂。

8.根据权利要求8所述的制备方法法，其特征在于，所述引发剂水溶液的质量百分数为3％-10％。