丙烯酸酯类嵌段共聚物及其合成方法与应用技术

本发明专利技术属于陶瓷墨水分散剂技术领域，公开了丙烯酸酯类嵌段共聚物及其合成方法与其作为陶瓷喷墨墨水分散剂的应用。所述丙烯酸酯类嵌段聚合物由甲基丙烯酸甲酯和N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺聚合制备而成。其合成方法包括如下步骤：无氧条件下，单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(或甲基丙烯酸甲酯)在引发剂和RAFT试剂的作用下，生成RAFT试剂大分子，再与单体甲基丙烯酸甲酯(或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所述丙烯酸酯类嵌段聚合物。所述丙烯酸酯类嵌段聚合物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。

【技术实现步骤摘要】
丙烯酸酯类嵌段共聚物及其合成方法与应用
本专利技术属于陶瓷墨水分散剂
，具体涉及丙烯酸酯类嵌段共聚物及其合成方法与其作为陶瓷喷墨墨水分散剂的应用。
技术介绍
陶瓷喷墨打印技术自西班牙、意大利、美国等陶瓷强国传入中国以来，给中国陶瓷业带来划时代的巨变，逐渐成为国内陶瓷界的流行主趋势。陶瓷喷墨技术的应用关键之一在于陶瓷墨水的研制，开发亮度强度高、彩色范围宽、打印流畅、稳定性好和安全环保的陶瓷墨水是未来的陶瓷喷墨打印的必然趋势。陶瓷墨水一般是由陶瓷颜料(着色剂)、溶剂、分散剂、结合剂及其它辅助助剂构成。分散剂可以保证陶瓷颜料粉体可以在溶剂中均匀稳定的分散，以此来确保制备好的陶瓷墨水在喷打之前不发生团聚。由此可见，分散剂对陶瓷墨水的分散稳定性起着决定性作用。分散剂对陶瓷色料的作用主要通过以下三种方式来实现：(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。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。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。嵌段高分子分散剂与无规共聚物分散剂相比，前者对颜料颗粒有更好的湿润分散作用；而嵌段梳型共聚物分散剂比单纯的嵌段共聚物分散剂有更好的吸附稳定性、分散稳定性。Yoshikawa等合成的高分子分散剂PMAA-mPEO，研究显示，对BaTiO3悬浮体有很好的的分散稳定性。刘长春采用可逆加成断裂链转移RAFT活性自由基聚合方法合成的两亲性嵌段共聚物分散剂PS-b-PAA，对SiO2粉体在水性体系中有着较好的分散效果显著提高了分散体系的稳定性、分散性和均匀性，明显优于常用超分散剂YRC。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究起步较晚，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
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供由两种单体聚合制备而成的具有两种不同结构的丙烯酸酯类嵌段聚合物；本专利技术的另一目的在于提供上述丙烯酸酯类嵌段聚合物的合成方法；本专利技术的再一目的在于提供上述丙烯酸酯类嵌段聚合物的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：第一种丙烯酸酯类嵌段聚合物，由甲基丙烯酸甲酯(MMA)和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：其中，m为10～30的整数倍，n为10～30的整数倍；第二种丙烯酸酯类嵌段聚合物，由甲基丙烯酸甲酯(MMA)和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：其中，p为10～30的整数倍，r为10～30的整数倍。第一种丙烯酸酯类嵌段聚合物的合成方法，包括如下步骤：无氧条件下，单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)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(DMAPMA)作用，在引发剂的诱导下反应生成P(MMA)-b-P(DMAPMA)-b-P(MMA)共聚物，即为所述第一种丙烯酸酯类嵌段聚合物；第一种丙烯酸酯类嵌段聚合物的合成方法，具体包括如下步骤：(1)将单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)、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MMAmacro-RAFT；(2)将中间产物MMAmacro-RAFT、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)、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(MMA)-b-P(DMAPMA)-b-P(MMA)，即为所述丙烯酸酯类嵌段聚合物。在上述第一种丙烯酸酯类嵌段聚合物的合成方法中，优选的，步骤(1)所述RAFT试剂为S，S’-二(2-甲基丙酸)三硫代碳酸酯；优选的，步骤(1)所述引发剂M为偶氮二异丁腈(AIBN)；优选的，步骤(1)所述溶剂A为乙酸乙酯、甲苯或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；优选的，步骤(1)所述反应温度为60～80℃，所述反应时间为8～24h；优选的，步骤(1)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(1)所述混合液中的质量分数为15％；优选的，步骤(2)所述引发剂N为偶氮二异丁腈(AIBN)；优选的，步骤(2)所述溶剂B为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；优选的，步骤(2)所述反应温度为60～80℃，所述反应时间为12～24h；优选的，步骤(1)和步骤(2)所述快速降温采用冰浴降温；优选的，步骤(2)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MMAmacro-RAFT及引发剂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(2)所述混合反应液中的质量分数为15％。第二种丙烯酸酯类嵌段聚合物的合成方法，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(DMAPMA)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(MMA)作用，在引发剂的诱导下反应生成P(DMAPMA)–b-P(MMA)-b-P(DMAPMA)共聚物，即为所述第二种丙烯酸酯类嵌段聚合物；第二种丙烯酸酯类嵌段聚合物的合成方法，具体包括如下步骤：(a)将单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)、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DMAPMAmacro-RAFT；(b)将中间产物DMAPMAmacro-RAFT、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、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(DMAPMA)-b-P(MMA)-b-P(DMAPMA)，即为所述丙烯酸酯类嵌段聚合物。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酸酯类嵌段聚合物，其特征在于：所述丙烯酸酯类嵌段聚合物由甲基丙烯酸甲酯和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10～30的整数倍，n为10～30的整数倍。

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酸酯类嵌段聚合物，其特征在于：所述丙烯酸酯类嵌段聚合物由甲基丙烯酸甲酯和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10～30的整数，n为10～30的整数。2.一种丙烯酸酯类嵌段聚合物，其特征在于：所述丙烯酸酯类嵌段聚合物，由甲基丙烯酸甲酯和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，p为10～30的整数，r为10～30的整数。3.根据权利要求1所述的丙烯酸酯类嵌段聚合物的合成方法，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(MMA)-b-P(DMAPMA)-b-P(MMA)共聚物，即为所述丙烯酸酯类嵌段聚合物；所述RAFT试剂为S，S’-二(2-甲基丙酸)三硫代碳酸酯。4.根据权利要求3所述的丙烯酸酯类嵌段聚合物的合成方法，其特征在于，所述合成方法具体包括如下步骤：(1)将单体甲基丙烯酸甲酯、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MMAmacro-RAFT；(2)将中间产物MMAmacro-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(MMA)-b-P(DMAPMA)-b-P(MMA)，即为所述丙烯酸酯类嵌段聚合物。5.根据权利要求4所述的丙烯酸酯类嵌段聚合物的合成方法，其特征在于：步骤(1)所述引发剂M为偶氮二异丁腈；步骤(1)所述溶剂A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℃，所述反应时间为8～24h；步骤(1)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(1)所述混合液中的质量分数为15％；步骤(2)所述引发剂N为偶氮二异丁腈；步骤(2)所述溶剂B为N,N-二甲基甲酰胺；步骤(2)所述反应温度为60～80℃，所述反应时间为12～24h；步骤(2)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MMAmacro-RAFT及引发剂N的摩尔比为50:1:0.1～500:1:0.3，所述N-(3-二...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖兵，梁彩珍，王斌，方天勇，张伟，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44