一種高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物及其制備方法和應(yīng)用與流程

本發(fā)明涉及高分子聚合物領(lǐng)域，具體涉及一種高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在水性涂料、水性油墨等水性體系的制備中，水性丙烯酸樹脂是一項基礎(chǔ)材料。通常水性丙烯酸樹脂是使用苯乙烯、α-甲基苯乙烯和(甲基)丙烯酸三類單體，在適量的溶劑中通過自由基聚合的方式聚合得到的。其中苯乙烯和α-甲基苯乙烯提供了親油性的主鏈，側(cè)鏈則是由丙烯酸提供了羧基。這類樹脂通常不溶于水，但在加入中和劑如氨等進(jìn)行中和后，羧基被轉(zhuǎn)化成具有親水性的基團如酰胺，可以提高樹脂的親水性，因此這類樹脂通常被稱為堿溶性樹脂，或者聚合物表面活性劑。

2、水性丙烯酸樹脂作為油墨連接料，在光澤、耐候性、耐熱性、耐污染性等方面具有顯著的優(yōu)勢。然而，在實際生產(chǎn)中，不同于水性涂料，水性油墨通常在印刷介質(zhì)表面上的用量比較少，因此實際生活中對于油墨的顯色性要求比對涂料的顯色性要求更高。對水性油墨的高顯色性要求，可以通過在油墨中加入具有高顯色力的顏料來實現(xiàn)，但通常顯色力較高的顏料，其初級粒子粒徑會比較細(xì)，價格也比較高，導(dǎo)致水性油墨的生產(chǎn)成本居高不下。為此，提高水性丙烯酸樹脂潤濕、分散和耦合顏料粒子的能力，可以降低水性油墨對顏料粒子顯色力的要求，進(jìn)而降低成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物及其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，由如下反應(yīng)物反應(yīng)后制備得到：

3、引發(fā)劑、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸和脂肪醇聚醚；

4、脂肪醇聚醚為脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或脂肪醇聚氧丙烯醚中的任意一種或多種；

5、丙烯酸與脂肪醇聚醚的摩爾比為100：(0.01～5)。

6、本發(fā)明提供的苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，主鏈?zhǔn)潜揭蚁?、?甲基苯乙烯和丙烯酸作為聚合單體聚合得到的三元無規(guī)共聚物。在本發(fā)明所提供的水性聚合物中，脂肪醇聚醚(所述脂肪醇聚醚為脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或脂肪醇聚氧丙烯醚)末端的羥基可以和丙烯酸的羧基發(fā)生酯化反應(yīng)，使水性聚合物中接枝有部分側(cè)鏈，這些側(cè)鏈中既含有親水性的聚氧乙烯鏈段，又含有親油性的脂肪醇鏈段，因此可以提高苯乙烯-丙烯酸水性聚合物對不同極性的顏料粒子的親和力，以改善樹脂對顏料粒子的滲透、潤濕、分散和穩(wěn)定能力，從而提高油墨的顯色力。

7、需要說明的是，丙烯酸與脂肪醇聚醚的摩爾比會影響最終得到的苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的分子量和酸值。具體而言，脂肪醇聚醚的加入量過低，脂肪醇聚醚難以顯著改善苯乙烯-丙烯酸水性聚合物與顏料粒子之間的耦合能力；脂肪醇聚醚的加入量過高，會導(dǎo)致水性聚合物的分子量迅速變小和酸值下降過大，這是因為，在苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的聚合過程中苯乙烯和丙烯酸之間存在競聚的關(guān)系，而脂肪醇聚醚和丙烯酸之間發(fā)生的酯化反應(yīng)會增大丙烯酸參與形成主鏈的聚合反應(yīng)的位阻，這就導(dǎo)致丙烯酸參與到聚合反應(yīng)中的幾率進(jìn)一步下降。苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的分子量和酸值下降，會影響聚合物對于顏料顆粒的包裹性，聚合物的水溶性也變差，使得顏料顆粒的懸浮性變差，這就降低了油墨的顯色性。

8、在一些實施方式中，引發(fā)劑為dtbp(二叔丁基過氧化物)。

9、在一些實施方式中，丙烯酸與脂肪醇聚醚的摩爾比為100：(0.5～1.5)。

10、在一些實施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇鏈段的碳數(shù)為4～12。

11、脂肪醇聚醚中脂肪醇鏈段的碳數(shù)會影響丙烯酸側(cè)鏈的長度。在單一變量的情況下該碳數(shù)越大，丙烯酸側(cè)鏈長度越長，位阻越大，而這就會影響丙烯酸參與到主鏈的聚合反應(yīng)中的概率。脂肪醇聚醚中脂肪醇鏈段的碳鏈越短，所得水性聚合物對顏料的親和力也有所下降。

12、在一些實施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇鏈段的碳數(shù)為6～10。

13、在一些實施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇鏈段的碳數(shù)為8。

14、在一些實施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇聚氧乙烯醚為正辛醇聚氧乙烯醚(cas號：27252-75-1)和/或異辛醇聚氧乙烯醚(cas號：26468-86-0)。

15、在一些實施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚為辛醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚(cas號：64366-70-7)。

16、在一些實施方式中，脂肪醇聚醚中脂肪醇聚氧丙烯醚為二丙二醇甲醚dpm(cas號：34590-94-8)和/或三丙二醇丁醚(cas號：55934-93-5)。

17、在一些實施方式中，脂肪醇聚醚中聚醚鏈段的聚合度為4～8。

18、在一些實施方式中，脂肪醇聚醚中聚醚鏈段的聚合度為6。

19、控制聚醚鏈段的聚合度同樣是為了控制丙烯酸側(cè)鏈的長度。脂肪醇聚醚中聚醚鏈段的聚合度為4～8、更優(yōu)選為6時，所得水性聚合物的分子量、酸值合適，且對顏料具有良好分散性和潤濕性。

20、在一些實施方式中，以苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸的總摩爾量計，丙烯酸的摩爾占比為40～50％。

21、在一些實施方式中，苯乙烯與α-甲基苯乙烯的摩爾比為(1～4.5)：1。

22、在一些實施方式中，高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的分子量為15000～16000g/mol。

23、在一些實施方式中，高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的酸值為210～220mgkoh/g。

24、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了上述高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的制備方法，包括如下步驟：

25、將引發(fā)劑、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸和脂肪醇聚醚混合，在220～270℃下反應(yīng)20～40min，反應(yīng)完成后即可得到高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物。

26、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物在水性油墨中的應(yīng)用。

27、本發(fā)明所制備的高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物對顏料粒子有著優(yōu)異的潤濕、分散和耦合能力，因此具有高顯色力，可以應(yīng)用于水性油墨的配方中，降低水性油墨的生產(chǎn)成本。

28、和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

29、本發(fā)明所提供的高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，通過在苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯酸三元共聚物的側(cè)鏈上接枝既含有親水的聚氧乙烯鏈段、又含有親油的脂肪醇鏈段的脂肪醇聚氧乙烯醚，提高了水性聚合物對不同極性的顏料粒子的耦合能力，且所得水性聚合物的酸值仍然高達(dá)210～220mgkoh/g，分子量高達(dá)15000～16000g/mol，因此能夠兼具優(yōu)異的水溶性以及對顏料粒子的包裹能力，從而能夠使由該水性聚合物作為連接料得到的水性油墨具有優(yōu)異的顯色性。

技術(shù)特征：

1.一種高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，由如下反應(yīng)物反應(yīng)后制備得到：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，所述丙烯酸與脂肪醇聚醚的摩爾比為100：(0.5～1.5)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，所述脂肪醇聚醚中脂肪醇鏈段的碳數(shù)為4～12。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，所述脂肪醇聚醚中脂肪醇鏈段的碳數(shù)為6～10。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，所述脂肪醇聚醚中聚醚鏈段的聚合度為4～8。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，以苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸的總摩爾量計，所述丙烯酸的摩爾占比為40～50％。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物，其特征在于，所述苯乙烯與α-甲基苯乙烯的摩爾比為(1～4.5)：1。

8.權(quán)利要求1～7所述的高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.權(quán)利要求1～7所述的高顯色苯乙烯-丙烯酸水性聚合物在水性油墨中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種高顯色苯乙烯?丙烯酸水性聚合物及其制備方法和應(yīng)用，涉及高分子聚合物領(lǐng)域。本發(fā)明所提供的高顯色苯乙烯?丙烯酸水性聚合物，采用脂肪醇聚氧乙烯醚和/或脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚作為接枝物對水性丙烯酸樹脂進(jìn)行改性，提高了水性聚合物對不同極性的顏料粒子的耦合能力，所得水性聚合物在接枝了側(cè)鏈的前提下酸值仍然高達(dá)210～220mgKOH/g，分子量高達(dá)15000～16000g/mol，因此能夠兼具優(yōu)異的水溶性以及對顏料粒子的包裹能力，從而能夠使由該水性聚合物作為連接料得到的水性油墨具有優(yōu)異的顯色性。

技術(shù)研發(fā)人員：何雪芳,金磊,王茂春
受保護的技術(shù)使用者：廣州市匯合彩顏料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/31