本发明涉及一种纳米粒子分散剂及其制备方法。本发明还涉及一种含有上述纳米粒子分散剂的稳定的纳米粒子的水性分散体及其在各种领域中的应用。
背景技术：
1、纳米粒子是指粒度在1-100nm之间的粒子，又被称为超细微粒。这种粒子的高效分散在纳米复合材料的制备中起着至关重要的作用，尤其是涂料、油墨、印刷等领域，纳米粒子在体系内的分散性直接决定了产品的性能。然而，由于纳米粒子的高表面能，其范德瓦尔力效应和布朗运动更剧烈，极易造成团聚，对产品的物理及化学性能造成极大的负面影响。因此寻找一种高效且经济实用的提升纳米粒子的分散性及稳定性的方法对于提高纳米复合材料的性能具有重要意义。
2、目前所报道的改善纳米粒子分散性的方法主要是纳米粒子的表面功能化，根据不同的作用机理主要分为两种：物理吸附和化学修饰。其中，物理吸附主要通过静电作用、亲疏水作用等将分散剂分子包覆在纳米粒子表面，从而降低纳米粒子的表面能，诱发强的空间位阻效应，使纳米粒子有效分散。但是分散剂在纳米粒子表面的吸附存在吸附与解吸附平衡，而解吸附会导致纳米粒子的重新聚集，降低分散稳定性。而基于化学修饰的表面功能化是利用接枝改性等方法在纳米粒子表面引入活性基团，改变纳米粒子的极性或亲疏水性，实现纳米粒子的均匀分散及分散体系的稳定性。但这种方法受限于纳米粒子的类型，不同的纳米粒子需要有特定的改性方法，缺乏普遍性。同时化学修饰的方法过程较为复杂，改性过程中易产生有毒有害物质，难以在工业上进行大量应用。
3、因此，工业中仍然需要改进的改善纳米粒子分散性的方法。
技术实现思路
1、本发明的一个目的在于：提供一种适于采用规模化工艺来制备而没有上述已有缺陷的纳米粒子的水性分散体。
2、本发明的发明人发现，具有特定的官能团(即可uv光交联官能团)的两亲性聚合物，在与纳米粒子进行研磨并且经受紫外光照射的时候，可以与纳米粒子发生物理吸附和化学修饰，从而成功地实现了纳米粒子的分散，获得稳定的纳米粒子的水性分散体。而且，使用这种两亲性聚合物作为纳米粒子分散剂可以实现以工业规模来制备纳米粒子的水性分散体，而且制得的纳米粒子的水性分散体具有理想的材料性能，特别适于涂料、油墨(丝网印刷)、(3d)打印等领域。
3、因此，本发明一方面提供了一种纳米粒子分散剂，其包含两亲性聚合物，所述两亲性聚合物具有含有胺基的主链和共价键合到所述主链中的可uv光交联官能团，并且所述两亲性聚合物还包括亲水性聚醚片段和疏水性有机片段。优选地，所述两亲性聚合物具有梳型结构，其中所述亲水性聚醚片段悬挂在两亲性聚合物的主链上。更优选地，所述两亲性聚合物的主链具有氨基端基。在本发明的一个实施方式中，包含所述两亲性聚合物的纳米粒子分散剂在365nm的uv光下是可自交联的。
4、本发明的另一方面提供了一种用于纳米粒子分散剂的方法，其包括如下步骤：i)提供含两个或多个缩水甘油基的可uv光交联化合物；ii)使所述含两个或多个缩水甘油基的可uv光交联化合物和多缩水甘油基化合物与多官能度胺进行加合反应，从而形成所述纳米粒子分散剂所包含的两亲性聚合物的主链。
5、本发明的还要另一方面提供了一种稳定的纳米粒子的水性分散体，其包含纳米粒子和纳米粒子分散剂，其中，所述纳米粒子分散剂是如上所定义的或者是根据本发明的方法制备的。优选地，所述稳定的纳米粒子的水性分散体是通过将纳米粒子与根据本发明的纳米粒子分散剂的混合物在水性溶剂的存在下进行研磨然后在优选365nm的紫外光下进行照射而形成的。
6、本发明的还要另一方面提供了根据本发明的纳米粒子的水性分散体在在水性涂料、油墨(丝网印刷)、(3d)打印中的应用。
7、本发明的一个或多个实施方案的细节在以下的说明书中阐明。根据说明书和权利要求，本发明其它特征、目的和优点将变得清楚。
8、定义
9、在本文中使用时，不使用数量词、“至少一种”和“一种或多种”可互换使用。
10、在组合物被描述为包括或包含特定组分的情况下，预计该组合物中并不排除本发明未涉及的可选组分，并且预计该组合物可由所涉及的组分构成或组成，或者在方法被描述为包括或包含特定工艺步骤的情况下，预计该方法中并不排除本发明未涉及的可选工艺步骤，并且预计该方法可由所涉及的工艺步骤构成或组成。
11、为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
12、在本文中，术语“两亲性聚合物”是指，这样的大分子，其被定义为同时包含亲水性片段和疏水性片段的大分子。
13、在针对“两亲性聚合物”使用时，术语“可uv光交联官能团”是指该基团能够与该两亲性聚合物分子上的其他有机片段发生链接从而使含有其的两亲性聚合物自身或之间发生交联。
14、在针对“两亲性聚合物”使用时，术语“uv光敏基团”是指这样的基团，该基团能够在紫外光，例如365nm的紫外光的作用下与两亲性聚合物分子上的其他有机片段(例如与封端氨基相连的亚甲基上的氢)发生共价链接从而使该聚合物自身或之间发生交联。作为示例性实例，uv光敏基团包括二苯甲酮。
15、在针对“两亲性聚合物”使用时，术语“有机片段”被定义为，来自包含碳、氢，以及任选的氧、氮、硫、磷等元素的有机化合物的一部分。在本发明的一些实施方式中，有机片段可以衍生自多缩水甘油基化合物，包括但不限于分子量在382-6000g/mol范围内的c3-c10烷氧基聚醚或聚醚胺，或者可以为基于双酚a、双酚f、双酚s的结构及其衍生物、c1-c20烷基及其衍生物。
16、在针对“纳米粒子的水性分散体”使用时，术语“稳定的”是指该水性分散体在常温下放置一段时间，例如1周、1个月、3个月或六个月，后沉淀物小于0.1％，甚至没有沉淀物。
17、当出现在本说明书和权利要求中时，术语“包含”和“包括”及其变体不具有限制性含义。
18、术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本发明实施方案。然而，在相同或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。另外，一个或多个优选的实施方案的叙述不意味着其他实施方案是不可用的，并且不旨在将其他实施方案排除在本发明范围外。
1.一种纳米粒子分散剂，其包含两亲性聚合物，所述两亲性聚合物具有含有胺基的主链和共价键合到所述主链中的可uv光交联官能团，并且所述两亲性聚合物还包括亲水性聚醚片段和疏水性有机片段。
2.如权利要求1所述的纳米粒子分散剂，其中，所述可uv光交联官能团包括uv光敏基团，优选包括二苯甲酮基团。
3.如权利要求1至2中任意一项所述的纳米粒子分散剂，其中，所述亲水性聚醚片段衍生自分子量在174-6000g/mol范围内的聚氧乙烯醚或醚胺。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的纳米粒子分散剂，其中，所述两亲性聚合物具有梳型结构，其中所述亲水性聚醚片段悬挂在两亲性聚合物的主链上。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的纳米粒子分散剂，其中，所述两亲性聚合物的主链具有氨基端基。
6.如权利要求4至5中任意一项所述的纳米粒子分散剂，其中，所述两亲性聚合物具有下式(i)所述的结构：
7.如权利要求1至6中任意一项所述的分散剂，其中，所述两亲性聚合物在365nm的uv光下是可自交联的。
8.一种用于制备纳米粒子分散剂的方法，其包括如下步骤：i)提供含两个或多个缩水甘油基的可uv光交联化合物；ii)使所述含两个或多个缩水甘油基的可uv光交联化合物、多缩水甘油基化合物与多官能度胺进行加合反应，从而形成所述纳米粒子分散剂所包含的两亲性聚合物的主链。
9.如权利要求8所述的方法，其中，提供含两个或多个缩水甘油基的可uv光交联化合物的步骤i)包括使环氧氯丙烷与含羟基官能团的可uv光交联化合物进行加合反应，从而得到所述含两个或多个缩水甘油基的可uv光交联化合物。
10.一种稳定的纳米粒子的水性分散体，其包含权利要求1至7中任意一项所述的分散剂或通过权利要求8-9中任意一项所述的方法得到的分散剂、纳米粒子和水性溶剂，其中，所述分散剂是经uv光交联的。