[发明专利]一种梳形结构聚合物、制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种梳形结构聚合物、制备方法与应用，所述梳形结构聚合物具有如下式I所示结构表达式。该聚合物以含有羧基、醚基的链段作为亲水性主链，以异氰酸酯和多元醇的反应链段作为疏水性侧链，并且梳形结构分子量大小可控，可同时适用于油性体系和水性体系的分散，具有良好的浆料稳定性，能够提高分散体系产品的外观及耐性等性能。

技术领域

本发明涉及一种梳形结构聚合物，尤其涉及一种梳形结构聚合物、制备方法与应用，属于聚合物的合成与应用技术领域。

背景技术

在涂料、油墨、色浆等领域，颜填料的分散是重要技术环节，分散剂是一种用来分散和稳定颜填料的助剂，其作用机理是通过锚固基团吸附在颜填料表面，并通过静电排斥和/或空间位阻作用使颗粒保持稳定，从而将颜填料颗粒均匀的分布在体系中。

随着环保要求日益严格，对水性分散剂产品的需求越来越高。传统的水性分散剂以聚羧酸盐均聚物为主，此类分散剂锚固作用较差，容易受温度、pH等因素的影响，且不含有空间位阻作用，稳定性差。聚羧酸盐共聚物类分散剂虽然存在位阻作用，但通常分子量和结构无法控制，导致锚固作用较差。因此，传统水性分散剂对颜填料的稳定性差，会出现颜填料反粗现象，导致配方体系不稳定，性能变差。

梳型共聚物分散剂可通过主链、侧链的分子设计使锚固基团和溶剂化链同时存在，从而展现优异的分散和稳定效果，且分子量和结构可控，分子量分布更窄，能够提高颜填料在体系中的分散效率和稳定性。

专利CN1308560A公开了多异氰酸酯和一种或多种聚(氧化亚烷基羧基)链反应制备的聚合物分散剂，但该分散剂只能用于溶剂型体系。专利CN105111813A公开了一种涂料用聚氨酯改性丙烯酸酯高分子分散剂的制备方法，制得的聚氨酯改性丙烯酸酯有效降低体系粘度，但该分散剂的高分子结构不含水性化链，同样只能用于溶剂型体系。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何制备一种同时适用于油性体系和水性体系，并且具有良好分散性和浆料稳定性的梳形聚合物分散剂。

为了解决以上技术问题，本发明提出一种梳形结构聚合物、制备方法与应用。该聚合物以含有羧酸基团、醚基的链段作为亲水性主链，以异氰酸酯和多元醇的反应链段作为疏水性侧链，并且梳形结构分子量大小可控，可同时适用于油性体系和水性体系的分散，具有良好的浆料稳定性，能够提高分散体系产品的外观及耐性等性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种梳形结构聚合物，其具有如下式I所示重复结构单元：

式I中，R₁为H或烷基，优选为H或C_1-16的烷基，R₃为C_3-16的烷基，R₄为二异氰酸酯除去两端-NCO基团的链段，R₅为聚酯多元醇或聚醚多元醇链段，R₂为其中，m＝0～50，n＝0～50，优选m＝2～20，n＝2～20；p＝0～50，q＝0～50，优选p＝2～20，q＝2～20；R₂表达式右端的符号-表示键接位置；

式I中，x为取值0～60的自然数，y为取值0～10的自然数，z为取值0～30的自然数，且x、y、z不同时为零；优选x为取值20～50的自然数，y为取值2～5的自然数，z为取值5～20的自然数。

进一步地，所述聚合物由主链聚合物1和侧链聚合物2反应得到；所述主链聚合物1由不饱和羧酸单体A、含有羟基的不饱和单体B和不饱和烯烃类单体C聚合反应得到；所述侧链聚合物2由异氰酸酯类单体D和多元醇类单体E聚合反应得到。通过前述分子结构设计，聚合物1含有羟基基团，聚合物2含有异氰酸酯基团，由聚合物1和聚合物2通过羟基和异氰酸酯基团反应制备最终的梳形共聚物，反应收率高，制备得到的梳形聚合物表现出优异的分散效率和浆液稳定性。