【CN109777104A】水性聚醚砜分散液及其制备方法【专利】

3
CN 109777104 A
说 明 书
2/5 页
内加入NMP稀释。该方法制备的聚醚砜水性涂料含有大量的有机溶剂NMP，2001年加利福尼 亚州一科研机构指出NMP是一种对生育能力有害的物质，2003年欧盟将其列为影响生育的 有毒物质。
发明内容 [0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种水性聚醚砜分散液及其制备方法，以解决现 有聚醚砜分散液制备过程中污染环境、能耗高、生产周期长以及制得的分散液产品附着力 低和分散颗粒粒径大、分布宽的技术问题。 [0009] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5 .根据权利要求1所述的水性聚醚砜分散液，其特征在于，所述水为去离子水。 6 .权利要求1所述水性聚醚砜分散液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： （1）按权利要求1所述的原料配比备料，将重量比为15：1～0 .5：1的水与非质子溶剂进 行混合，得到所述混合溶剂； （2）将65-85份所述混合溶剂加入到15-35份所述聚醚砜中 ，进行研磨、分散、搅拌 ，至分 散均匀，即得。 7 .根据权利要求6所述的水性聚醚砜分散液的制备方法，其特征在于，在所述步骤（2） 中，采用SF0 .4型研磨分散搅拌一体机进行研磨、分散、搅拌。 8 .根据权利要求6所述的水性聚醚砜分散液的制备方法，其特征在于，在所述步骤（2） 中，研磨速度控制为500-2500r/min，研磨时间控制为12-48小时。 9 .根据权利要求7所述的水性聚醚砜分散液的制备方法，其特征在于，在所述步骤（2） 中，向所述SF0 .4型研磨分散搅拌一体机中通入冷却水，使研磨过程中温度维持在20-40℃。
1 . 本发明采用环保型的非质子溶剂，不引入表面活性剂，能够满足欧盟REACH的环保 要求。 [0021] 2 . 本发明制备方法简单易行，操作方便，设备简单，生产周期短，生产能耗较低。
4
CN 109777104 A
说 明 书
3/5 页
[0022] 3 . 本发明制得的产品中分散颗粒粒径小于20μm，分散均匀，能够充分满足下游产 品应用的需求，并且在下游产品应用时附着力优异，不会出现黄变现象。 [0023] 4 . 本发明方法制得的产品在下游的应用中能应用于炊具的外涂层、内涂层或不 粘锅涂层 ，使 用本发明产品生产的涂料具有非常好的流动性能 ，更易操作且颜色丰富 ，还可 做浅色涂料，还具有水性涂料常规的环保、安全等优点。
代理人 张晓辉 樊羿
(51)Int .Cl . C08L 81/06(2006 .01) C08J 3/05(2006 .01) C09D 181/06(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109777104 A (43)申请公布日 2019.05.21
( 54 )发明 名称 水性聚醚砜分散液及其制备方法
附图说明 [0024] 图1为本发明实施例1制备的分散液中分散颗粒的粒径大小与分布图。
具体实施方式 [0025] 下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详 细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。 [0026] 在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的 试剂 ，如无特 别说明 ，均为市售常规试剂 ；所涉及的 制备方法 ，如无特 别说明 ，均为常规方 法。 [0027] 实施例1：
（1）按上述的原料配比备料，将重量比为15：1～0 .5：1的所述水与所述非质子溶剂进行 混合，得到所述混合溶剂；
（2）将65-85份所述混合溶剂加入到15-35份所述聚醚砜中，进行研磨、分散、搅拌，至分 散均匀，即得。 [0015] 在研磨的过程中也存在PES溶解的过程，在溶解的初始阶段，PES同其他的高分子 物 质一样 ，首先要吸收溶剂 ，进行高分子线团 扩张 ，即溶胀。渗入固体PES中的溶剂 ，使聚合 物表层发生分子链解缠，于是形成一种由蜷曲的高分子链基体与作为“填充剂”的溶剂组成 的微球。PES的溶胀就是以这种“微球”不断从聚合物表面脱落的形式进行的。 [0016] 研磨过程也是分散、剪切的过程，研磨过程包括搅拌、分散过程，这些相对于PES聚 合物来说 ，就是 增加剪切应力 ，增加研磨机的 转速就是 加快搅拌速率 ，有助于PES“微球”从 聚合物表面脱落，因而加速了PES聚合物的溶胀进程。 [0017] 优选的，在所述步骤（2）中，采用SF0 .4型研磨分散搅拌一体机进行研磨、分散、搅 拌。 [0018] 优选的，在所述步骤（2）中，研磨速度控制为500-2500r/min，研磨时间控制为1248小时。 [0019] 进一步的，在所述步骤（2）中，向所述SF0 .4型研磨分散搅拌一体机中通入冷却水， 使研磨过程中温度维持在20-40℃。 [0020] 与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：
2
CN 109777104 A
说 明 书
1/5 页
水性聚醚砜分散液及其制备方法
技术领域 [0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种水性聚醚砜分散液及其制备方 法。
背景技术 [0002] 聚醚砜（PES）是英国帝国化学公司（ICI）在1972年成功开发的特种热塑性工程塑 料，在不断认识与研究中PES被人们誉为“第一个”综合性能优异的热塑性高分子材料。其分 子结构中既不含热稳定性较差的脂肪烃链节，又不含刚性大的联苯链节，而主要是由砜基、 醚基和次苯基组成。砜基赋予耐热性，醚基使聚合物链节在熔融状态时具有良好的流动性， 易于 加工成型 ，在对苯撑结构上交替连接砜基 和醚基能得到非结晶 性的聚合物 ，并且砜基 与整个结 构单元形成大共轭体 系。由 于PES结 构中具有这些特点 ，使其具有耐热性能 等级 高、高温抗蠕变性好、耐腐蚀性、机械性能良好、耐辐射和化学性质稳定（抗酸、抗氧化）等优 点，近几年来被人们所熟知并得以广泛应用。由于聚醚砜还具有良好的生物相容性，其可以 制成聚醚砜分散液 ，进而与聚四氟乙 烯一起配 制成具有防 辐射 、耐 腐蚀 、低摩擦、阻 燃性能 并且与金属附 着力强、涂层表面硬度高的不粘涂料 ，可广泛应 用于家电 、厨具、五金、模具及 机械塑料等行业。 [0003] PES作为一种分子链刚硬的无定型聚合物，能溶于大多数溶剂。而分子链中醚键的 存在 ，使它具有较强的 给电 子性 ，能溶于溶解度参数 相近的 亲电 子性溶剂如 ：氯仿、二氯甲 烷、N-甲基吡咯烷酮等。随着人们生活水平的提高 ，健康、环保意识日渐增强 ，传统的溶剂型 涂料中的挥发性有机溶剂（VolatileOrganicCompounds，VOC）的排放得到限制，因此，开发 低污染、环保型的水性涂料成为当今涂料行业的主要方向。 [0004] 要开发水性聚醚砜涂料，首先要制备出水性聚醚砜分散液或可再分散的聚醚砜微 粉。与本发明相近的现有技术有：CN104974661A、CN106633104A、CN107955522A。 [0005] 专利文献CN104974661A所公开的聚醚砜超细微粉的制备中作为示例性的方法：现 将PES粉碎成54 .5μm的粉末后，在粉末中加入表面活性剂Triton X-100（聚乙二醇辛基苯基 醚）进行研磨后 ，还需要进行脱水 ，最终获得PES超细微分。该方法不但繁琐 ，还会导致后期 生产出的PES类涂料颜色发黄，且附着力降低。 [0006] 专利文献CN106633104A所公开的水基聚醚砜分散液及其制备方法是将PES树脂于 有机溶剂（氯仿或四氢呋喃）按质量比1:4 ～ 5的比例进行混合配制，最后用蒸馏的方式将 有机溶剂去除 ，得到水基聚醚砜分散液。该方法制备水基聚醚砜分散液 ，需要使用大量的有 机溶剂氯仿或四氢呋喃 ，氯仿是毒性较大的 物 质，并且是易制毒化学品 ，在购买 、使 用中受 限 制 ；该方法使 用蒸馏的 手段 ，将低沸点的 溶剂蒸馏出来。该方法工艺复 杂 ，操作既 繁琐又 困难。 [0007] 专利文献CN107955522A所公开的聚醚砜水性涂料的制备方法：将原料双酚S（4 ,4 '-二羟基二苯砜）和4 ,4-二氯二苯砜溶解于N-甲基吡咯烷酮（NMP）和甲苯中，然后加入成盐 剂碳酸钠 ，在200℃下发生聚合反应3～4小时 ，结束反应 ，将温度降 至100℃以 下 ，向反应器
2 .根据权利要求1所述的水性聚醚砜分散液，其特征在于，所述混合溶剂中水与非质子 溶剂的重量比为10：1～1：1。
3 .根据权利要求1所述的水性聚醚砜分散液，其特征在于，所述非质子溶剂为N-乙酰基 吗啉、N-甲酰基吗啉、N-丙酰基吗啉、N-丁基吡咯烷酮、环丁砜和γ-丁内酯中的至少一种。
4 .根据权利要求1所述的水性聚醚砜分散液，其特征在于，所述水性聚醚砜分散液中分 散颗粒的粒径小于20μm。
( 57 )摘要 本发明公开了一种水性聚醚砜分散液及其
制备方法，旨在解决现有聚醚砜分散液制备过程 中 污染 环境 、能 耗高 、生 产 周期长以 及 制得的 分 散液产品附着力低和分散颗粒粒径大、分布宽的 技术问题。水性聚醚砜分散液，以重量份计，由以 下制备原料组成：聚醚砜15-35份和混合溶剂6585份 ；所述混合溶剂由 水 和非 质子溶剂组成 ，所 述水与所述非质子溶剂的重量比为15：1～0 .5： 1 ；制备方法包括以 下步骤 ：得到所述混合溶剂 ； 将65-85份所述混合溶剂加入到15-35份所述聚 醚砜中 ，进行研磨、分散、搅拌 ，至分散均匀，即 得。本发明 制备方法环保 ，简单易行 ，操作方便 ， 设备简单，生产周期短，生产能耗较低；产品中分 散颗粒的粒径小于20μm，分散均匀，能够充分满 足下游产品应用的需求。
将25份聚醚砜加入到SF0 .4研磨分散搅拌一体机中，然后加入70份混合溶剂，混合溶剂 为50份去离子水和20份N-丁基吡咯烷酮的混合液体；在2000r/min的研磨速度下研磨12-48 小时，便得到分散颗粒粒径小于20μm且分散均匀的聚醚砜分散液。 [0030] 实施例4：
设计一种水性聚醚砜分散液 ，以 重量份计 ，由以 下 制备原料组成 ：聚醚砜15-35份和混 合溶剂65-85份；所述混合溶剂由水和非质子溶剂组成，所述水与所述非质子溶剂的重量比 为15：1～0 .5：1。 [0010] 优选的，所述混合溶剂中水与非质子溶剂的重量比为10：1～1：1。 [0011] 优选的，所述非质子溶剂由N-乙酰基吗啉、N-甲酰基吗啉、N-丙酰基吗啉、N-丁基 吡咯烷酮、环丁砜和γ-丁内酯中的至少一种组成。 [0012] 进一步的，所述水性聚醚砜分散液中分散颗粒的粒径小于20μm。 [0013] 优选的，所述水为去离子水。 [0014] 水性聚醚砜分散液的制备方法，包括以下步骤：
将20份聚醚砜加入到SF0 .4研磨分散搅拌一体机中，然后加入80份混合溶剂，混合溶剂 为40份去离子水和40份N-甲酰基吗啉的混合液体；在1800r/min的研磨速度下研磨12-48小 时，便得到分散颗粒粒径小于20μm且分散均匀的聚醚砜分散液。 [0028] 实施例2：
将20份聚醚砜加入到SF0 .4研磨分散搅拌一体机中，然后加入75份混合溶剂，混合溶剂 为60份去离子水和15份N-乙酰基吗啉的混合液体；在1800r/min的研磨速度下研磨12-48小 时，便得到分散颗粒粒径小于20μm且分散均匀的聚醚砜分散液。 [0029] 实施例3：
权利要求书1页 说明书5页 附图1页
CN 109777104 A
CN 109777104 A
权 利 要 求 书
1/1 页
ห้องสมุดไป่ตู้
1 .一种水性聚醚砜分散液，其特征在于，以重量份计，由以下制备原料组成：聚醚砜1535份和混合溶剂65-85份；所述混合溶剂由水和非质子溶剂组成，所述水与所述非质子溶剂 的重量比为15：1～0 .5：1。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910086982 .3
(22)申请日 2019 .01 .29
(71)申请人 深圳市夸克纳米材料有限公司 地址 广东省深圳市宝安区新桥街道黄埔社 区南浦路531号九层C区
(72)发明人 卢桂峰 樊广燕
(74)专利代理机构 河南科技通律师事务所 41123