一種塗料用的高分子共聚物分散劑及其製備方法與流程

2023-06-29 23:36:01

本發明涉及化工品領域，特別是涉及一種塗料用的高分子共聚物分散劑及其製備方法。
背景技術：
：塗料行業是建築行業的支柱產業，近年來，隨著國家經濟的發展，尤其是建築工程和房地產行業的發展，塗料的需求量逐漸上升。顏料是塗料中的主要原料，可以為塗料提供色彩，增加塗料的固含量，降低塗料的成本，提高漆膜性能。但顏料一般是以顏料粒子的聚集體的形式存在，需要經過分散達到一定的細度才能提供良好的著色力、遮蓋力等，因此分散劑是塗料中必不可少的助劑。高分子水性塗料分散劑由於其多功能團、空間位阻等優點被廣泛應用於水性塗料的生產中。目前國內常用的水性塗料分散劑是一種聚丙烯酸鹽的高分子聚合物，是由丙烯酸單體聚合而成。對於分散劑的研究工作主要是利用自由基無規共聚法，使丙烯酸等單體在引發劑的引發作用下聚合，並通過加入鏈轉移劑來控制分子量，從而得到聚丙烯酸水溶液，再通過氫氧化鈉水溶液中和，得到低分子量的聚丙烯酸鈉鹽。不同的引發劑種類和用量、不同的鏈轉移劑、不用的聚合反應條件、單體濃度和種類等因素都會影響最終產品的性能。之前的專利中有關於採用異丙醇等醇類作為鏈轉移劑，與生產中採用二甲苯、乙二醇等溶劑作為助溶劑的介紹，這樣生產過後需要對溶劑進行回收，工藝複雜，間接提高了成本，也是對環境的汙染。隨著行業的發展，人們對於分散劑的分散性能與環保性也提出了更高的要求。因此，需要開發出一種生產工藝簡單，生產過程中不添加有機溶劑，生產周期短，且用來分散塗料顏料時，分散性能優異，適用性廣的水性塗料分散劑。技術實現要素：本發明的一個目的在於提供一種塗料用的高分子共聚物分散劑。本發明的另一個目的在於提供一種塗料用的高分子共聚物分散劑的製備方法。為達到上述目的，本發明採用下述技術方案：一種塗料用的高分子共聚物分散劑，按質量百分數計由以下成分製成：以上各成分的質量百分數之和為100％。進一步，所述引發劑為過氧化二苯甲醯、過硫酸銨或過硫酸鉀。進一步，所述鏈轉移劑為次亞磷酸鈉、亞硫酸氫鈉或焦磷酸鈉。進一步，所述單體A為丙烯酸、甲基丙烯酸和丙烯酸羥丙酯中的一種或多種。進一步，所述單體B為馬來酸酐、烯丙基磺酸鈉、甲基烯丙基磺酸鈉和苯乙烯磺酸鈉中的一種或多種。進一步，所述中和劑為體積分數為40％的氫氧化鈉水溶液；一種塗料用的高分子共聚物分散劑的製備方法，包括如下步驟：1)將水、鏈轉移劑、單體B進行混合，然後升溫至50-90℃，得第一混合液；2)向所述第一混合液中加入引發劑水溶液和單體A，在50-90℃的條件下保溫2-6h，得第二混合液；將所述第二混合液進行冷卻，調節所述第二混合液的pH值為7-8，得高分子共聚物分散劑。進一步，所述引發劑水溶液的質量百分數為3％-10％(例如3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等)。進一步，步驟2)中調節所述第二混合液的pH值是採用質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液。進一步，步驟2)中，將引發劑水溶液和部分單體A分別採用滴加的方式加入到第二混合液中，並且控制滴速，在2-3h滴加完畢。由於兩種單體的反應速率不同，將反應速率較快的單體A採用滴加的方式加入體系，反應速率較慢的單體B直接加入體系，這樣有利於控制反應進行。如果滴加速度太快，會導致單體A反應過快，單體B來不及完全反應，有單體殘留，且分散劑分子量分布廣。而較窄的分子量分布更利於分散粉料。另外注意的是，如果沒有特別說明，本發明所記載的任何範圍包括端值以及端值之間的任何數值以及以端值或者端值之間的任意數值所構成的任意子範圍。本發明的有益效果如下：1、本發明的高分子共聚物分散劑在製備過程中沒加入有機溶劑，因此不需要進行有機溶劑的回收，工藝簡單，成本低且對環境汙染小。2、與採用單一單體合成得到的分散劑相比，利用本發明的高分子共聚物分散劑生產的塗料，具有在生產過程中對粉料降粘速度快、降粘效果好的優點；且製成的塗料不易出現分水、結塊的現象，採用合適的配方製成的塗料可儲存一年時間不出現分水、底部結塊的現象。具體實施方式為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例對本發明做進一步的說明。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護範圍。實施例1一種塗料用的高分子共聚物分散劑，按質量百分數計由以下成分製成：過硫酸鉀5kg，亞硫酸氫鈉10kg，丙烯酸150kg，馬來酸酐100kg，質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液420kg，水315kg。製備方法如下：1)將水、亞硫酸氫鈉和馬來酸酐進行混合，然後升溫至50℃，得第一混合液；2)向所述第一混合液滴加質量百分數為10％的過硫酸鉀水溶液和丙烯酸，並且在2h內滴加完畢，然後在60℃的條件下保溫3h，得第二混合液；將所述第二混合液進行冷卻至室溫，用質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液調節所述第二混合液的pH值為7，得高分子共聚物分散劑。所述高分子共聚物分散劑為黃色的透明液體。實施例2一種塗料用的高分子共聚物分散劑，按質量百分數計由以下成分製成：過硫酸銨8kg，焦磷酸鈉14kg，丙烯酸150kg，甲基丙烯酸50kg，馬來酸酐50kg，質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液368kg，水360kg。製備方法如下：1)將水、焦磷酸鈉和馬來酸酐進行混合，然後升溫至80℃，得第一混合液；2)向所述第一混合液滴加質量百分數為9％的過硫酸銨水溶液、丙烯酸和甲基丙烯酸，並且在3h內滴加完畢，然後在70℃的條件下保溫2h，得第二混合液；將所述第二混合液進行冷卻至室溫，用質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液調節所述第二混合液的pH值為7，得高分子共聚物分散劑。所述高分子共聚物分散劑為黃色的透明液體。實施例3一種塗料用的高分子共聚物分散劑，按質量百分數計由以下成分製成：過硫酸銨10kg，次亞磷酸鈉10kg，丙烯酸200kg，甲基丙烯酸50kg，烯丙基磺酸鈉50kg，質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液280kg，水400kg。製備方法如下：1)將水、次亞磷酸鈉和烯丙基磺酸鈉進行混合，然後升溫至80℃，得第一混合液；2)向所述第一混合液滴加質量百分數為10％的過硫酸銨水溶液、丙烯酸和甲基丙烯酸，並且在3h內滴加完畢，然後在70℃的條件下保溫2h，得第二混合液；將所述第二混合液進行冷卻至室溫，用質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液調節所述第二混合液的pH值為7，得高分子共聚物分散劑。所述高分子共聚物分散劑為黃色的透明液體。實施例4一種塗料用的高分子共聚物分散劑，按質量百分數計由以下成分製成：過硫酸鉀15kg，亞硫酸氫鈉5kg，丙烯酸180kg，馬來酸酐40kg，烯丙基磺酸鈉60kg，質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液330kg，水370kg。製備方法如下：1)將水、亞硫酸氫鈉、馬來酸酐和烯丙基磺酸鈉進行混合，然後升溫至80℃，得第一混合液；2)向所述第一混合液滴加質量百分數為10％的過硫酸鉀和丙烯酸，並且在2h內滴加完畢，然後在80℃的條件下保溫3h，得第二混合液；將所述第二混合液進行冷卻至室溫，用質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液調節所述第二混合液的pH值為7，得高分子共聚物分散劑。所述高分子共聚物分散劑為黃色的透明液體。實施例5一種塗料用的高分子共聚物分散劑，按質量百分數計由以下成分製成：過硫酸鉀6kg，焦磷酸鈉12kg，丙烯酸250kg，甲基烯丙基磺酸鈉80kg，質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液350kg，水302kg。製備方法如下：1)將水、焦磷酸鈉和甲基烯丙基磺酸鈉進行混合，然後升溫至60℃，得第一混合液；2)向所述第一混合液滴加質量百分數為10％的過硫酸鉀水溶液和丙烯酸，並且在3h內滴加完畢，然後在90℃的條件下保溫5h，得第二混合液；將所述第二混合液進行冷卻至室溫，用質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液調節所述第二混合液的pH值為7，得高分子共聚物分散劑。所述高分子共聚物分散劑為黃色的透明液體。實施例6一種塗料用的高分子共聚物分散劑，按質量百分數計由以下成分製成：過硫酸銨15kg，亞硫酸氫鈉10kg，丙烯酸140kg，丙烯酸羥丙酯100kg，苯乙烯磺酸鈉100kg，質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液270kg，水365kg。製備方法如下：1)將水、亞硫酸氫鈉和苯乙烯磺酸鈉進行混合，然後升溫至80℃，得第一混合液；2)向所述第一混合液滴加質量百分數為10％的過硫酸銨水溶液、丙烯酸和丙烯酸羥丙酯，並且在3h內滴加完畢，然後在90℃的條件下保溫3h，得第二混合液；將所述第二混合液進行冷卻至室溫，用質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液調節所述第二混合液的pH值為7，得高分子共聚物分散劑。所述高分子共聚物分散劑為黃色的透明液體。對比例1一種塗料用的高分子共聚物分散劑，按質量百分數計由以下成分製成：過硫酸銨12kg，次亞磷酸鈉12kg，丙烯酸216kg，質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液350kg，水410kg。製備方法如下：1)將水、次亞磷酸鈉進行混合，然後升溫至70℃，得第一混合液；2)向所述第一混合液滴加質量百分數為10％的過硫酸銨、丙烯酸，並且在3h內滴加完畢，然後在75℃的條件下保溫2h，得第二混合液；將所述第二混合液進行冷卻至室溫，用質量分數為40％的氫氧化鈉水溶液調節所述第二混合液的pH值為7，得高分子共聚物分散劑。所述高分子共聚物分散劑為黃色的透明液體。分散劑分散性能的評估通過分散粉料、粉料分散後的粘度、製備塗料以及塗料的儲存時間等進行分散劑分散性能的評估。具體評價內容與測試結果見表1、表2、表3和表4。按照表1顏料漿的配方，分別製備含有實施例和對比例分散劑的顏料漿，具體製備方法如下：先將水和分散劑充分混合，得含分散劑的混合液；將含分散劑的混合液加入高速分散機，在600r/min的攪拌速度下向含分散劑的混合液中依次加入滑石粉、高嶺土和重鈣；然後在1200r/min的攪拌速度下分散20min，得顏料漿。使用塗4杯測量不同顏料漿的粘度，結果見表2。表1利用實施例和對比例的分散劑製備顏料漿的配方表2利用實施例和對比例的分散劑製成顏料漿的粘度實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6對比例1粘度(s)12095105112123132140按照表3的塗料配方，分別製備含有實施例和對比例分散劑的塗料，具體方法如下：向配料罐中加入水,在600r/min的攪拌速度下向水中加入分散劑、潤溼劑、消泡劑、殺菌劑、纖維素和乙二醇進行混合，得第一混合液；向混合液中再依次加入滑石粉、高嶺土、重鈣和鈦白粉等粉料進行攪拌，攪拌均勻後提高轉速至1200r/min，高速分散30min，得第二混合液；在600轉/分的速度下向所述第二混合液中加入純丙乳液、成膜助劑、pH調節劑(調整pH值到8～9)、增稠劑和消泡劑。檢測合格後，過濾包裝。將塗料在常溫以及50℃條件下的烘箱中進行儲存，觀察儲存情況，結果見表4。表3利用實施例和對比例的分散劑製備塗料的配方組分質量(kg)水270分散劑4潤溼劑1消泡劑1殺菌劑0.5纖維素2乙二醇2滑石粉90高嶺土80重鈣130鈦白粉100純丙乳液300成膜助劑12pH調節劑3增稠劑6消泡劑1合計1000表4塗料常溫儲存及熱儲存測試數據通過表2和表4的數據可以看出，與採用單一單體丙烯酸合成得到的分散劑相比，本發明採用多種單體共聚得到的高分子共聚物分散劑能更好地對粉料進行潤溼；採用本發明的分散劑製得的顏料漿的粘度低，在實際生產中能配入更多的粉料，且節省分散時間；採用本發明製成的塗料的穩定性也更好，更不易出現分水、粉料沉積、結塊的現象。顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定，對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這裡無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬於本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp