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基于RAFT法合成丙烯酸类嵌段共聚物及其分散性能研究

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基于RAFT法合成丙烯酸类嵌段共聚物及其分散性能研究


分散剂作为一种功能性助剂,广泛应用于涂料、油墨、农药以及纺织印花浆等非均相体系的稳定和分散。近年来,受越来越严苛的环保政策和法规的强制执行,水性涂料一直保持较快的增长速度,同时对分散剂产品提出了更高的性能要求。

分散剂中锚固段大多以π-π吸附或金属原子络合作用吸附在颜料粒子表面,其中π-π吸附多依靠苯环来实现,较为典型的单体为苯乙烯;金属原子络合多依靠叔胺基团来实现,较为典型的单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)。传统低相对分子质量分散剂在对颜料粒子分散时容易从表面脱附,主要原因是通过普通自由基聚合得到的共聚物是无规结构,其锚固基团分散分布,致使锚固强度不足,容易从颜料粒子表面脱附。为解决上述问题,Kim等通过原子转移自由基聚合技术(ATRP)制备出了聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-b-聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PDMAEMA-b-OEGMA)嵌段式梳型聚合物分散剂,嵌段式可以使锚固段集中,增强锚固效果,结果显示分散剂对液态显示器(LCD)中酞菁蓝颗粒具有良好的分散性能,但ATRP技术反应需要带有毒性的卤代烷作为调控聚合物试剂,且其需要脱除与回收,大大增加了反应的操作复杂性。因此很多研究者采用反应条件相对温和、聚合单体适用范围广并且工业化前景较高的可逆加成-断裂自由基聚合法(RAFT)来制备分散剂。如,Fang等通过RAFT法利用DMAEMA作为锚固基团“一锅法”制备了3种类型分散剂(AB型、ABA型、梳型),在溶剂型体系中对二氧化硅均有较好的分散性能;North等通过RAFT法利用DMAEMA作为锚固基团制备出了纳米球状聚合物分散剂,对二氧化硅具有优异的分散性能。但以上研究均只采用单一DMAEMA单体制备分散剂,且未应用于酞菁蓝的分散中。

本研究在二氧六环体系中利用RAFT技术,选取DMAEMA和OEGMA单体,其中DMAEMA的叔胺可与颜料粒子络合,OEGMA的梳状结构可增强空间位阻,并通过“一锅法”制备出梳型丙烯酸类嵌段聚合物分散剂,选择有机颜料中较为典型的酞菁蓝作为分散研究对象,对所制备嵌段聚合物分散剂的用量以及色浆贮存稳定性进行了研究。

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实验部分

1.1 主要原料及仪器

1.2梳型丙烯酸类嵌段聚合物分散剂的制备

第一部分:称量0.3640g2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸、10.7500g二氧六环、4.3960g甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、0.0164g偶氮二异丁腈依次加入50mL三口烧瓶中;通入氮气鼓泡30....


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