一种具有广泛相容性的聚酯分散剂及其制备方法

摘要

本发明提供一种具有广泛相容性的聚酯分散剂，其结构通式为K‑X‑F，其中，K为脂肪酸残基，X为含酯基团，F为多乙烯多胺，其特征在于，含酯基团X由多个戊内酯残基、己内酯残基、乙交酯残基和丙交酯残基共聚而成。利用低极性单体戊内酯、己内酯和高极性单体乙交酯、丙交酯嵌段共聚得到的聚酯为主链，以多乙烯多胺为支链。使得主链在多种树脂中具有理想的相容性、可调性；支链可与各种涂料用的色粉相连，起到良好的锚定作用。结构可以有很好的空间效应，使得色粉能很好的分散在体系中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有广泛相容性的聚酯分散剂及其制备方法，属于分散剂加工技术领域。

背景技术

分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂，对粒子(钛白粉、纳米碳酸钙、色粉等)起着润湿、分散的作用。分散剂在介质中的相容性对其分散效果有着至关重要作用：相容性太高，容易导致解吸发生，对颗粒的分散效果反而不好；相容性差，分散剂不能形成有效包覆，对粒子的分散效果也不好。因此，分散剂在体系中能够以分散的状态存在，其分散效果发挥越好。现有的分散剂与介质的相容性单一，只能用于特定的粒子-介质体系中，只对特定种类的粒子分散性强。在配方调配过程中，需要耗费大量的实验才能找到合适的分散剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有广泛相容性的聚酯分散剂，可以在多种树脂中具有良好的相容性，同时可以通过调节分散剂中聚酯链段的组分的种类、比例以及嵌段序列，达到调节分散剂与介质的相容性的效果。

本发明的技术方案如下：

一种具有广泛相容性的聚酯分散剂，其结构通式为K-X-F，其中，K为脂肪酸残基，X为含酯基团，F为多乙烯多胺，其特征在于，含酯基团X由多个戊内酯残基、己内酯残基、乙交酯残基和丙交酯共聚而成。

上述具有广泛相容性的聚酯分散剂，其结构通式为K-(A_m-B_n-C_p-D_q)-F，其中，A为戊内酯残基，B为己内酯残基，C为乙交酯残基，D为丙交酯残基，A、B、C、D的位置可互换，m、n、p、q均为0-50之间的整数。

一种制备上述具有广泛相容性的聚酯分散剂的方法，具体包括以下步骤：

(1)在氮气保护下，在反应釜中加入脂肪酸、戊内酯、己内酯、乙交酯和丙交酯，并混合均匀；

(2)在80℃下鼓泡1h以上，再通入氮气，加入钛酸丁酯，升温至180-240℃反应5-10h；

(3)降温至100-150℃，加入多乙烯多胺，反应5-10h，降至室温，得棕褐色固体。

一种制备上述具有广泛相容性的聚酯分散剂的方法，具体包括以下步骤：

(1)在氮气保护下，在反应器的4个储存罐中分别加入戊内酯、己内酯、乙交酯和丙交酯；

(2)在80℃下鼓泡1h以上，再通入氮气，在反应釜中加入脂肪酸和钛酸丁酯，升温至180-240℃后，依次将己内酯、戊内酯、乙交酯、丙交酯加入反应釜中，各内酯加入的时间差是1.5-2.5h；

(3)待丙交酯反应1.5-2.5h后，降温至100-150℃，加入多乙烯多胺，反应5-10h，降至室温，得棕褐色固体。

上述制备具有广泛相容性的聚酯分散剂的方法，其中，所述脂肪酸、多乙烯多胺、钛酸丁酯的摩尔比为(50-80)：(50-80)：1。

上述制备具有广泛相容性的聚酯分散剂的方法，其中，所述脂肪酸为硬脂酸、油酸、月桂酸、亚麻酸或亚油酸。

本发明的有益效果是：

1、利用低极性单体戊内酯、己内酯和高极性单体乙交酯、丙交酯嵌段共聚得到的聚酯为主链，以多乙烯多胺为支链。使得主链在多种树脂中具有理想的相容性、可调性；支链可与各种涂料用的色粉相连，起到良好的锚定作用。结构可以有很好的空间效应，使得色粉能很好的分散在体系中。

2、与现有产品相比，本发明具有宽广的树脂理想相容性和可调性，实际应用中，可根据介质的性质需要，调节低极性单体和高极性单体的摩尔比例或聚合顺序，从而调节分散剂与介质之间的相容性，以得到良好的分散效果。

3、本发明在制备过程中无溶剂，没有VOC排放，节省储存和运输成本，是一种绿色环保的溶剂型分散剂。

附图说明

图1为本发明实施例2所得产物的红外光谱图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

在氮气保护下，在反应釜中分别加入0.06mol硬脂酸、0.15mol戊内酯、0.6mol己内酯、0.30mol乙交酯、0.40mol丙交酯，混合均匀；在80℃下鼓泡1h，再通入氮气，并加入0.001mol钛酸丁酯，升温至200℃反应7h；降温至135℃，加入0.06mol多乙烯多胺，反应7h，降温，得棕褐色固体，即为本发明所述的具有广泛相容性的聚酯分散剂。其中的戊内酯、己内酯、乙交酯和丙交酯的聚合顺序是随机的，即为无规则共聚。

实施例2

在氮气保护下，在反应器的4个存储罐中分别加入0.15mol戊内酯、0.6mol己内酯、0.30mol乙交酯、0.40mol丙交酯；在80℃下鼓泡1h，再通入氮气，在反应釜中加入0.06mol硬脂酸(内含0.001mol钛酸丁酯)，升温至200℃后，依次将戊内酯、己内酯、乙交酯、丙交酯加入反应釜中，各内酯加入的时间差是2h；待丙交酯反应2h后，降温至135℃，加入0.06mol多乙烯多胺，反应7h，降温，得棕褐色固体，即为本发明所述的具有广泛相容性的聚酯分散剂，且聚酯链段为嵌段共聚物。本实施例的化学反应方程式如下：

其中，R-为CH₃(CH₂)₁₆-，m、n、p、q、x、y均为1-50之间的整数。

将本实施例所得的棕褐色固体产物的红外光谱图如图1所示，从IR谱图中可以观察到，2860cm^-1-2900cm^-1、1647cm^-1处为胺的特征吸收峰，1647cm^-1、1394cm^-1、1421cm^-1为酰胺键的特征吸收峰，1726cm^-1处为C＝O健的特征吸收峰，1192cm^-1处为C-0键的特征吸收峰。从图可知，胺以酰胺键连接在聚酯主链上。

实施例3

在氮气保护下，在反应器的4个存储罐中分别加入0.60mol戊内酯、0.6mol己内酯、0.12mol乙交酯、0.18mol丙交酯；在80℃下鼓泡1h，再通入氮气，在反应釜中加入0.05mol油酸(内含0.001mol钛酸丁酯)，升温至240℃后，依次将戊内酯、己内酯、乙交酯、丙交酯加入反应釜中，各内酯加入的时间差是2.5h；待丙交酯反应2.5h后，降温至100℃，加入0.05mol多乙烯多胺，反应10h，降温，得棕褐色固体，即为本发明所述的具有广泛相容性的聚酯分散剂，且聚酯链段为嵌段共聚物。其化学反应方程式及所得产物的红外光谱图与实施例2基本相同。

实施例4

在氮气保护下，在反应器的4个存储罐中分别加入0.12mol戊内酯、0.15mol己内酯、0.60mol乙交酯、0.60mol丙交酯；在80℃下鼓泡1h，再通入氮气，在反应釜中加入0.08mol月桂酸(内含0.001mol钛酸丁酯)，升温至180℃后，依次将戊内酯、己内酯、乙交酯、丙交酯加入反应釜中，各内酯加入的时间差是1.5h；待丙交酯反应1.5h后，降温至150℃，加入0.08mol多乙烯多胺，反应5h，降温，得棕褐色固体，即为本发明所述的具有广泛相容性的聚酯分散剂，且聚酯链段为嵌段共聚物。其化学反应方程式及所得产物的红外光谱图与实施例2基本相同。

实施例5相容性、分散性、稳定性、着色力、展色性和颜色性能测试

测试方法如下：

相容性：将实施例1-4制得的聚酯分散剂与多种成膜物质按1:10的比例混合均匀，同时利用以聚己内酯为主链，以多乙烯多胺为支链、脂肪酸为封端的分散剂作为对照品试验，隔夜观察分散体系是否清澈透明，结果见表1。

分散性：按先按配方研磨黑浆和黄浆，研磨介质:φ1-1.2mm玻璃珠10000rpm*60min。测量色浆细度、粒径分布、粘度。

配方：醇酸树脂46％

二甲苯13％

PMA 9％

分散剂14％

黑浆或黄浆18％

着色力和颜色数据：研磨得到的色浆分别在深色测试基础漆里按照10％和浅色测试基础漆里按照2％的比例加入各只色浆，静置消泡后用100μ涂布器在黑白卡上刮板。测量样板光泽，以国外竞品S32500样板为标准，对比色差。

稳定性：色浆和配好的色漆50℃贮存30天，检测有无返粗、增稠、分层、沉淀等问题。

实验结果如下：

表1：各组分散剂相容性测试结果

由表1可知，由于传统以聚己内酯为主链的分散剂对极性较强的聚酰胺、聚氨酯等介质的相同性较差，而本发明中，以高低极性内酯共聚物为主链的分散剂则具有更加宽广的相容性，且因高低极性内酯的比例不同，其与不同极性强度的介质相容性也不同，因此，可以通过调整聚酯链段的组分的种类、比例以及嵌段序列，达到调节分散剂与介质的相容性的效果。

表2：分散性、稳定性，着色力和颜色数据

由表2可知，本发明制备的聚酯分散剂的分散性和稳定性与S32500相当，且嵌段共聚型聚酯分散剂(实施例2)的分散性能优于无规则共聚型的分散剂(实施例1)。

以上对本发明进行了详细的介绍，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。