一种具有活性的颜料分散剂的制作方法

1.本发明属于颜料分散剂制备技术领域，具体涉及一种具有活性的颜料分散剂。


背景技术：

2.分散剂在使用过程中对颜料起到分散稳定作用，但是大部分使用场景中，颜料附着在其他材料上时，分散剂的分散稳定作用就失去作用，此时的分散剂就是多余的，甚至还会起到反作用。


技术实现要素：

3.颜料分散剂会造成色牢度的下降、分散剂具有消光作用，会使色彩偏暗、会被洗掉，造成水污染。本发明提供了一种具有活性的颜料分散剂，具有反应活性，可以在作为分散剂使用时对材料进行分散，在后期可以作为反应单体使其具有其他的功能，如通过反应变为粘合剂增加附着力，具有活性可以在使用过程中或后期，通过反应使其本身的副作用消失或者变为较好的正作用。比如分散剂本身具有一定的消光作用，通过反应可以生产增光作用的材料，含羧酸基二醇、磺酸基二醇、磺酸基二胺等即可以作为扩链剂又可以做为封端剂，这样可以增加分散剂的锚固基团，又可以增加分散剂的离子性，又可以较大的提高亲疏平衡值。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有活性的颜料分散剂，包括聚氨酯材料、辅助剂，所述聚氨酯材料包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙烯酸酯二元醇、聚烯烃多元醇、氨基聚醚中的一种或多种、二异氰酸酯、扩链剂、封端剂，所述辅助剂包括中和碱、聚合催化剂溶剂等。
5.其中，聚醚多元醇包括聚丙二醇、氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚二醇、聚四氢呋喃、四氢呋喃/氧化乙烯共聚二醇、四氢呋喃/氧化丙烯共聚二醇中的一种或多种；
6.聚酯多元醇为聚酯二醇为己二酸/丁二醇共聚二醇、己二酸/一缩二乙二醇共聚二醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇等中的一种或多种；
7.聚烯烃二元醇为端羟基聚丁二烯、氢化端羟基聚丁二烯的一种或多种；
8.二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、氢化4,4
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4，4
’‑
二异氰酸酯等的一种或多种；
9.扩链剂具有水性聚氨酯分散功能的阴离子扩链剂、小分子二醇、小分子二胺等，具有水性聚氨酯分散功能的阴离子扩链剂其结构为羧基二醇、磺酸基二醇、磺酸基二胺等的一种或多种混合物；
10.其中，非离子扩链剂为1,4
‑
丁二醇、新戊二醇等中的一种；阴离子扩链剂羧基二醇为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或多种；磺酸基二醇为1，4
‑
丁二醇
‑2‑
磺酸钠，磺酸基二胺为乙二胺基乙磺酸钠；
11.封端剂为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、小分子二胺如：乙二胺；芳香族二胺如：3，5
‑
二甲硫基甲苯二胺、3，5
‑
二乙基甲苯二胺等中的一种或两种混合物。
12.其中，聚醚二醇为聚丙二醇为含水率不高于2
‰
且分子量为250～2000的聚丙二醇；氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚二醇为分子量为1000～3000的氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚二醇；聚四氢呋喃为分子量为650～2000的聚四氢呋喃；四氢呋喃/氧化乙烯共聚二醇为分子量为1000～2000的四氢呋喃/氧化乙烯共聚二醇；四氢呋喃/氧化丙烯共聚二醇为分子量为1000～2000的四氢呋喃/氧化丙烯共聚二醇；
13.聚酯二醇为己二酸/丁二醇共聚二醇为聚酯二醇为含水率不高于2
‰
且分子量为580～2000的己二酸/丁二醇共聚二醇；己二酸/一缩二乙二醇共聚二醇为分子量为580～2000的己二酸/一缩二乙二醇共聚二醇、聚碳酸酯二醇分子量250
‑
2000；聚己内酯二醇分子量530
‑
2000；种的一种或多种；
14.聚烯烃二醇为端羟基聚丁二烯及氢化端羟基聚丁二烯的含水率不高于2
‰
且分子量为1500～3000。
15.优选的，所述聚醚多元醇还包括聚四氢呋喃二醇；所述聚酯多元醇还可以为聚己二酸/丁二醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二醇；所述二异氰酸酯还可以为异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯等，所述扩链剂还可以为乙二胺乙磺酸钠；所述封端剂还可以为二羟甲基丙酸丙烯酸羟乙酯、乙二醇、乙二胺；所述中和碱包括三乙胺，所述聚合催化剂溶液为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡，有机铋催化剂——bcat
‑
20a、有机铋锌催化剂、有机银催化剂；等所述水为蒸馏水。
16.其中，有机铋催化剂为bcat
‑
20a。
17.其中，所述封端剂还可以为不饱和单羟基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或两种；部分扩链剂可以作为封端剂。
18.其中，配方以聚醚、聚酯等聚合二醇mol总和为2为基础的各组分的摩尔分数上设计，配方中的各材料做相应mol比例范围，以及封端剂的计算公式如下：
19.聚合二醇2mol、二异氰酸酯4
‑
10.0mol、非离子扩链剂2～5mol、阴离子扩链剂2～5mol；
20.纯不饱和封端剂[二异氰酸酯摩尔数
‑
(聚合二醇摩尔数 非离子扩链剂摩尔数 阴离子扩链剂摩尔数)]
×
2.2mol；
[0021]
或：
[0022]
纯扩链剂封端剂[二异氰酸酯摩尔数
‑
(聚合二醇摩尔数 非离子扩链剂摩尔数 阴离子扩链剂摩尔数)]
×
2.2mol；
[0023]
或：
[0024]
不饱和封端剂 扩链剂一起作为混合封端剂时，把扩链剂作为单羟基计算[二异氰酸酯摩尔数
‑
(聚合二醇摩尔数 非离子扩链剂摩尔数 阴离子扩链剂摩尔数)]
×
2.2mol；
[0025]
聚氨酯材料中羧基二醇、磺酸基二醇、磺酸基二胺的质量总和占聚氨酯材料重量的3～15％；
[0026]
聚氨酯材料中不饱和封端剂的摩尔数占聚氨酯中异氰酸基团总数的0～15％。
[0027]
其中的，包括如下步骤：
[0028]
(1)本体聚合的步骤，该步骤将聚醚二醇、聚酯二醇、二异氰酸酯、扩链剂、聚合催化剂进行反应，制得聚氨酯预聚体；具体为：
[0029]
(1.1)将聚醚二醇、酯二醇、扩链剂、二异氰酸酯投入反应装置，加热至75℃，搅拌
并保温反应30min；
[0030]
(1.2)向步骤(1.1)的体系中加入聚合催化剂，控制温度为85℃，搅拌并保温反应100min，制得聚氨酯预聚体。
[0031]
(2)封端的步骤，该步骤将聚氨酯预聚体与封端剂进行反应，制得聚氨酯活性单体；具体为：
[0032]
(2.1)将步骤(1.2)的反应体系降温至60
‑
80℃；
[0033]
(2.2)加入封端剂，搅拌并维持温度为60
‑
80℃，反应60min，制得聚氨酯活性单体。
[0034]
(2.3)加入中和碱，维持温度不高于50℃，反应15min；
[0035]
(2.4)降温过滤，即为具有活性的分散剂。
[0036]
本发明的有益效果是：
[0037]
1、既是分散剂，又具有反应活性，该分散剂的应用范围具有了较大的扩充。
[0038]
2、具有反应活性，可以在作为分散剂使用时对材料进行分散，在后期可以作为反应单体使其具有其他的功能，如通过反应变为粘合剂增加附着力。
[0039]
3、具有活性可以在使用过程中或后期，通过反应使其本身的副作用消失或者变为较好的正作用。比如分散剂本身具有一定的消光作用，通过反应可以生产增光作用的材料。
[0040]
4、含羧酸基二醇、磺酸基二醇、磺酸基二胺等即可以作为扩链剂又可以做为封端剂，这样可以增加分散剂的锚固基团，又可以增加分散剂的离子性，又可以较大的提高亲疏平衡值。
具体实施方式
[0041]
本发明提供以下技术方案：一种具有活性的颜料分散剂，包括聚氨酯材料、辅助剂、水，所述聚氨酯材料包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙烯酸酯二元醇、聚烯烃多元醇、氨基聚醚中的一种或多种、二异氰酸酯、扩链剂、封端剂，所述辅助剂包括中和碱、聚合催化剂溶剂。
[0042]
聚醚多元醇包括聚丙二醇、氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚二醇、聚四氢呋喃、四氢呋喃/氧化乙烯共聚二醇、四氢呋喃/氧化丙烯共聚二醇中的一种或多种；
[0043]
聚酯多元醇为聚酯二醇为己二酸/丁二醇共聚二醇、己二酸/一缩二乙二醇共聚二醇、聚碳酸酯二醇分子量250
‑
2000；聚己内酯二醇分子量530
‑
2000中的一种或多种；
[0044]
聚烯烃二元醇为端羟基聚丁二烯、氢化端羟基聚丁二烯的一种或多种；
[0045]
二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、氢化4,4
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4，4
’‑
二异氰酸酯等的一种或多种；
[0046]
扩链剂为非离子扩链剂和阴离子扩链剂羧基二醇、磺酸基二醇、磺酸基二胺等的一种或多种混合物；
[0047]
封端剂为不饱和羟基封端剂。
[0048]
非离子扩链剂为1,4
‑
丁二醇、新戊二醇等中的一种；阴离子扩链剂羧基二醇为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或多种；磺酸基二醇为1，4
‑
丁二醇
‑2‑
磺酸钠，磺酸基二胺为乙二胺基乙磺酸钠；
[0049]
封端剂为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或两种混合物。
[0050]
聚醚二醇为聚丙二醇为含水率不高于2
‰
且分子量为250～2000的聚丙二醇；氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚二醇为分子量为1000～3000的氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚二醇；聚四氢呋喃为分子量为650～2000的聚四氢呋喃；四氢呋喃/氧化乙烯共聚二醇为分子量为1000～2000的四氢呋喃/氧化乙烯共聚二醇；四氢呋喃/氧化丙烯共聚二醇为分子量为1000～2000的四氢呋喃/氧化丙烯共聚二醇；
[0051]
聚酯二醇为己二酸/丁二醇共聚二醇为聚酯二醇为含水率不高于2
‰
且分子量为580～2000的己二酸/丁二醇共聚二醇；己二酸/一缩二乙二醇共聚二醇为分子量为580～2000的己二酸/一缩二乙二醇共聚二醇；聚碳酸酯二醇分子量250
‑
2000；聚己内酯二醇分子量530
‑
2000；
[0052]
聚烯烃二醇为端羟基聚丁二烯及氢化端羟基聚丁二烯的含水率不高于2
‰
且分子量为1500～3000。
[0053]
所述聚醚多元醇还包括聚四氢呋喃二醇；所述聚酯多元醇还可以为聚己二酸/丁二醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯二醇；所述二异氰酸酯还可以为异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯等，所述扩链剂还可以为乙二胺乙磺酸钠；所述封端剂还可以为二羟甲基丙酸丙烯酸羟乙酯、乙二醇、乙二胺；所述中和碱包括三乙胺，所述聚合催化剂溶液为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡，有机铋催化剂——bcat
‑
20a、有机铋锌催化剂、有机银催化剂；等所述水为蒸馏水。
[0054]
所述封端剂还可以为不饱和单羟基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或两种；部分扩链剂可以作为封端剂。
[0055]
配方以聚醚、聚酯等聚合二醇mol总和为2为基础的各组分的摩尔分数上设计，配方中的各材料做相应mol比例范围，以及封端剂的计算公式如下：
[0056]
聚合二醇2mol、二异氰酸酯4
‑
10.0mol、非离子扩链剂2～5mol、阴离子扩链剂2～5mol；
[0057]
纯不饱和封端剂[二异氰酸酯摩尔数
‑
(聚合二醇摩尔数 非离子扩链剂摩尔数 阴离子扩链剂摩尔数)]
×
2.2mol；
[0058]
或：
[0059]
纯扩链剂封端剂[二异氰酸酯摩尔数
‑
(聚合二醇摩尔数 非离子扩链剂摩尔数 阴离子扩链剂摩尔数)]
×
2.2mol；
[0060]
或：
[0061]
不饱和封端剂 扩链剂一起作为混合封端剂时，把扩链剂作为单羟基计算[二异氰酸酯摩尔数
‑
(聚合二醇摩尔数 非离子扩链剂摩尔数 阴离子扩链剂摩尔数)]
×
2.2mol；
[0062]
聚氨酯材料中羧基二醇、磺酸基二醇、磺酸基二胺的质量总和占聚氨酯材料重量的3～15％；
[0063]
聚氨酯材料中不饱和封端剂的摩尔数占聚氨酯中异氰酸基团总数的0～15％。
[0064]
实施例
[0065]
实施例一：将聚丙二醇1000，800g；聚己二酸丁二醇丙二醇2000，6400g加入到反应釜中，经过120℃，0.06mpa,2小时减压脱水后；冷至一定温度后加入异氟尔酮二异氰酸酯1788.32g，加入1，4丁二醇225.4g，加入二羟甲基丙酸134.13g，不断的搅拌加热至温度75℃，反应30min。向反应釜中加入2.5g辛酸亚锡催化剂，反应温度升高，控制在85℃，不断的搅拌，反应100min。制得聚氨酯预聚体，降温至60
‑
80℃，加入二羟甲基丙酸，继续反应
60min，制得聚氨酯活性体。降温至50℃一下，加入中和剂三乙胺450g，进行中和，反应15
‑
20min，得到活性分散剂。
[0066]
实施例二：将聚丙二醇1000，3200g；聚己二酸丁二醇丙二醇2500，2000g加入到反应釜中，经过120℃，0.06mpa,2小时减压脱水后；冷至一定温度后加入异氟尔酮二异氰酸酯1788.32g，加入新戊二醇281.2g，加入二羟甲基丙酸268.26g，不断的搅拌加热至温度75℃，反应30min。向反应釜中加入2.5g辛酸亚锡催化剂，反应温度升高，控制在85℃，不断的搅拌，反应100min。制得聚氨酯预聚体，降温至60
‑
80℃，加入二羟甲基丙酸，继续反应60min，制得聚氨酯活性体。降温至50℃一下，加入中和剂三乙胺400g，进行中和，反应15
‑
20min，得到活性分散剂。
[0067]
实施例三：将聚四氢呋喃二醇1500，3000g；聚己二酸丁二醇丙二醇2000，4000g加入到反应釜中，经过120℃，0.06mpa,2小时减压脱水后；冷至一定温度后加入异氟尔酮二异氰酸酯1788.32g，加入1，4丁二醇252.4g，加入二羟甲基丙酸134.13g，不断的搅拌加热至温度75℃，反应30min。向反应釜中加入2.6g二月桂酸二丁基锡催化剂，反应温度升高，控制在85℃，不断的搅拌，反应100min。制得聚氨酯预聚体，降温至60
‑
80℃，加入二羟甲基丙酸，继续反应60min，制得聚氨酯活性体。降温至50℃一下，加入中和剂三乙胺400g，进行中和，反应15
‑
20min，得到活性分散剂。
[0068]
实施例四：将聚丙二醇1000，800g；聚己二酸丁二醇丙二醇2000，6400g加入到反应釜中，经过120℃，0.06mpa,2小时减压脱水后；冷至一定温度后加入异氟尔酮二异氰酸酯1788.32g，加入1，4丁二醇225.4g，加入乙二胺乙磺酸钠61.538g、二羟甲基丙酸134.13g、丙烯酸羟丙酯116.115g，不断的搅拌加热至温度75℃，反应30min。向反应釜中加入2.5g辛酸亚锡催化剂，反应温度升高，控制在85℃，不断的搅拌，反应100min。制得聚氨酯预聚体，降温至60
‑
80℃，加入二羟甲基丙酸，继续反应60min，制得聚氨酯活性体。降温至50℃一下，加入中和剂三乙胺450g，进行中和，反应15
‑
20min，得到活性分散剂。
[0069]
实施例五：将聚丙二醇1000，3200g；聚己二酸丁二醇丙二醇2500，2000g加入到反应釜中，经过120℃，0.06mpa,2小时减压脱水后；冷至一定温度后加入异氟尔酮二异氰酸酯1788.32g，加入新戊二醇281.2g，加入二羟甲基丙酸134.13g，不断的搅拌加热至温度75℃，反应30min。向反应釜中加入2.5g辛酸亚锡催化剂，反应温度升高，控制在85℃，不断的搅拌，反应100min。制得聚氨酯预聚体，降温至60
‑
80℃，加入二羟甲基丙酸，继续反应60min，制得聚氨酯活性体。降温至50℃一下，加入中和剂三乙胺400g，进行中和，反应15
‑
20min，得到活性分散剂。
[0070]
实施例六：将聚丙二醇1500，3000g；聚己二酸丁二醇丙二醇2000，4000g加入到反应釜中，经过120℃，0.06mpa,2小时减压脱水后；冷至一定温度后加入异氟尔酮二异氰酸酯1788.32g，加入1，4丁二醇252.4g，加入乙二胺乙磺酸钠61.538g、丙烯酸羟丙酯116.115g，不断的搅拌加热至温度75℃，反应30min。向反应釜中加入2.6g二月桂酸二丁基锡催化剂，反应温度升高，控制在85℃，不断的搅拌，反应100min。制得聚氨酯预聚体，降温至60
‑
80℃，加入二羟甲基丙酸，继续反应60min，制得聚氨酯活性体。降温至50℃一下，加入中和剂三乙胺400g，进行中和，反应15
‑
20min，得到活性分散剂。
[0071]
具体的，制备方法的实施例：
[0072][0073]
[0074][0075]
具体的根据以上表中得知：
[0076]
实施例一的配比得到亲水性高亲油性下降、对无机颜料分散好、耐水性差；
[0077]
实施例二的配比得到亲油性高亲油性下降、对有机颜料好、耐水性好；
[0078]
实施例三的配比得到亲水亲油性适中、对有机、无机均适中、耐水性适中；
[0079]
实施例四的配比得到亲水性高亲油性下降、对无机颜料分散好、耐水性差耐硬水性好；
[0080]
实施例五的配比得到亲油性高亲油性下降、对有机颜料好、耐水性好耐硬水性差；
[0081]
实施例六的配比得到亲水亲油性适中、对有机、无机均适中、耐水性适中硬耐水性适好；
[0082]
(1)本体聚合的步骤，该步骤将聚醚二醇、聚酯二醇、二异氰酸酯、扩链剂、聚合催化剂进行反应，制得聚氨酯预聚体；具体为：
[0083]
(1.1)将聚醚二醇、聚酯二醇、链剂、二异氰酸酯投入反应装置，加热至75℃，搅拌并保温反应30min；
[0084]
(1.2)向步骤(1.1)的体系中加入聚合催化剂，控制温度为85℃，搅拌并保温反应100min，制得聚氨酯预聚体。
[0085]
(2)封端的步骤，该步骤将聚氨酯预聚体与封端剂进行反应，制得聚氨酯活性单体；具体为：
[0086]
(2.1)将步骤(1.2)的反应体系降温至60
‑
80℃；
[0087]
(2.2)加入封端剂，搅拌并维持温度为60
‑
80℃，反应60min，制得聚氨酯活性单体。
[0088]
(2.3)加入中和碱，维持温度不高于50℃，反应15min；
[0089]
(2.4)降温过滤，即为具有活性的分散剂。