[发明专利]一种两亲聚合物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种两亲聚合物的制备方法。

背景技术

环保法规的日趋严格，使得农药、涂料等行业中的传统有机溶剂剂型面临严峻的挑战，水性体系以其价格低廉与环境友好性在近几年倍受青睐并成为研究开发的重点，在我国农药及涂料工业中的份额也呈增长趋势。水性体系采用水为分散介质，因此相对于传统有机溶剂体系，其所用助剂均需要重新设计，而关键就是适宜分散剂的使用，而梳形接枝结构聚合物是目前最为有效的聚合物分散剂品种之一。

众所周知，接枝聚合物是实现高分子材料功能化的重要手段之一。该类聚合物具有界面活性，因此对于聚合物合成或共混物是有效的相容剂，在塑料复合材料中也是有效的分散剂。由于它具有微观相分离形态结构和表面浓缩功能，所以它可以集两种完全相反的性能(如硬/软、结晶/非结晶、极性/非极性、刚性/韧性、亲水/疏水等)于一体。这些特性和功能使得梳形接枝聚合物在塑料、涂料、石油化工等领域获得了广泛应用。其制备方法主要有三种，大分子单体法、偶合法和活性中心法，近年来，大分子单体用于合成接枝聚合物的新方法，引人注目(舒文艺，秦怀德，用大分子单体开发功能性接枝共聚物，合成树脂及塑料，1995，12，50-53)。

大分子单体是末端含可聚合基团的线性聚合物，通过大分子单体的共聚可以非常方便地获得支链分子量均一的梳形共聚物，改变大分子单体的加入量能够控制聚合物接枝密度，大分子单体还可以用于合成嵌段共聚物或高接枝密度的支化聚合物，因此大分子单体在合成结构规整共聚物方面占据非常重要的地位。大分子单体既是一种聚合物，同时又是具有作为单体可聚合的功能，一般地说，它们是主链末端带有双键(或羟基、羧基)等聚合性官能团的分子量为数千、至数万的预聚物。大分子单体的合成一般包括：预聚物的制备和末端官能团的引入。制备预聚物可采用自由基链转移聚合法和活性聚合法，如原子转移自由基聚合(ATRP)、基团转移聚合(GTP)等。而催化链转移聚合(Catalytic Chain Transfer Polymerization， CCTP)采用高效链转移催化剂(II价或III价钴配合物)在温和反应条件下一步制备得到末端带双键的甲基丙烯酸酯类大分子单体，大分子单体与普通单体共聚得到接枝聚合物，因此在近几年得到了广泛关注。

催化链转移聚合方法对于单体具有一定的选择性，不适用于单取代的烯键类单体，单体中含有羟基、羧基等亲水性的活性官能团对反应所用到的催化剂有影响并进而影响到的催化链转移反应的进行，因此催化链转移反应合成比较容易得到的通常为疏水性大分子单体，多用于有机溶剂体系接枝聚合物分散剂合成。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种两亲聚合物及其制备方法和用途，得到的两亲聚合物可用作水性涂料或农药水基制剂的高效分散剂，能够显著提高粒子分散稳定性。

本发明提供的技术方案是：一种两亲聚合物，该两亲聚合物为数均分子量在5000～50000的接枝共聚物，该接枝共聚物包含有聚合物主链以及键连于主链之上的包含有阴离子和非离子亲水基团的聚合物侧链，其中

(1)聚合物主链是疏水性的，并含有聚合的α-氢基不饱和烯键类单体以及占主链总重量5～20wt％的具有锚定官能团的聚合α-氢基不饱和烯键类单体；

(2)聚合物侧链是亲水性的大分子单体，通过聚合结合于主链之上，由聚合的α-甲基不饱和烯键类单体形成，并且含有占聚合物侧链总重量30～60wt％的含羧基、羟基或缩水甘油酯基的亲水基团的聚合α-甲基不饱和烯键类单体。

按照本发明，上述聚合物侧链占两亲聚合物总重量的20～60wt％。

按照本发明，上述锚定官能团为羧基、羟基和/或氨基。

按照本发明，上述α-氢基不饱和烯键类单体为苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸；α-甲基不饱和烯键类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯或甲基丙烯酸N，N-二甲基胺乙酯。

上述两亲聚合物的结构示意如下：

其中，主链中R可以为缩水甘油酯基，二甲氨基乙酯基、二乙氨基乙酯基、β-羟乙酯基或羧基等，也可以是普通的烷基。针对所分散的对象的表面物理化学性质，可以作不同的修饰，侧链则通过羧酸的中和来提供必要的水溶性。

上述两亲聚合物的制备方法包括以下步骤：