CN101280518B - 一种耐碱螯合分散剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于印染加工高碱工艺中的耐碱螯合分散剂及其制备方法。现有的大多数螯合分散剂的耐碱性能差，较难适合在高碱工艺条件中使用。本发明的耐碱螯合分散剂，以烯醇或烯醇醚、可聚合有机羧酸、α-烯烃磺酸盐、丙烯酰胺为原料，在引发剂、分子量调节剂的作用下，在水溶液中聚合而成。本发明的耐碱螯合分散剂具有优异的耐碱稳定性，很强的阻垢、化垢功能，能有效防止平幅汽蒸前处理的工艺破洞。
Description
技术领域
本发明涉及高分子聚合物领域，具体地说是一种用于印染加工高碱工艺中的耐碱螯合分散剂及其制备方法。
背景技术
纺织品的染整加工大都在水中进行，水中的Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe3+、Mn2+、Zn2+等金属离子易形成不溶性金属盐沉积于织物和设备上，既影响产品质量，又易造成设备结垢。在实际生产中，为了保证加工品质，染整工业的前处理和染色中一般都要加入螯合分散剂，螯合剂具有可供配位的孤对电子对，能与配位金属离子形成环状结构，金属离子取代配位原子上的氢(或钠)而进入螯合环中，使金属离子钝化，所形成的络合物称为螯合物。能够形成螯合物的有机基团很多，常用的基团有-OH、-COOH、-SH、-PO3H、-SO3H等。
目前，市场上的螯合分散剂种类繁多，聚丙烯酸类为代表的以分散力为主的螯合分散剂，在生产加工中可阻垢，防止织物产生黄斑，防止色花，防止浆料等杂质凝聚再沾污，对改善南方的河水(硬度低，但有机悬浮物较多)效果显著。有机膦酸类为代表的以螯合力为主的螯合分散剂，在生产加工中，能螯合钙、镁、铁等重金属离子，对改善硬度高的水质效果显著。然而不同的螯合剂在不同的pH值条件下的络合稳定常数是不同的，即使是同一种螯合剂在不同pH值条件下其变化也很大，尤其是随着碱浓度的升高，其螯合力的差异也就更加明显。上述二类螯合分散剂的耐碱性能差，较难适合在高碱工艺条件中使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种耐碱性能优异的螯合分散剂，以适合在高碱工艺中使用。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种耐碱螯合分散剂，以烯醇或烯醇醚、可聚合有机羧酸、α-烯烃磺酸盐、丙烯酰胺为原料，在引发剂、分子量调节剂的作用下，在水溶液中聚合而成。本发明的机理为：在共聚单体中引入适量烯醇或烯醇醚，该单体本身耐碱性良好，做为共聚单体在大分子链上增加了-OH基后，聚合物分子的极性也随之增加，同时大分子的空间位阻也增加，因而降低了OH-对大分子的作用，增加了产品的耐碱性；同时优选其它具有螯合分散基团的单体进行共聚，最终得到具有优异耐碱性的螯合分散剂，可以用于棉、麻织物的退浆、煮练及冷堆前处理工艺中。
上述的耐碱螯合分散剂，各原料用量按重量单位计，烯醇或烯醇醚10-15％，可聚合有机酸60-90％，α-烯烃磺酸盐10-15％，丙烯酰胺5-10％，上述单体用量视为100份；引发剂用量为0.9-2.0份，分子量调节剂用量为0.6-1.2份，去离子水用量为250-350份。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采取以下技术措施：
上述的烯醇或烯醇醚为下列化合物中的一种或任意组合：乙烯基二乙二醇醚、乙烯基乙二醇醚、丙烯醇、丙烯基乙二醇醚。
上述的可聚合有机羧酸为下列化合物中的一种或任意组合：丙烯酸、衣康酸、马来酸、苹果酸、α-羟基丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸。
上述的引发剂为过硫酸盐或过硫酸盐和亚硫酸氢盐的复合物，过硫酸盐用量与亚硫酸氢盐用量的重量比在0.5-5.0∶1之间。
上述的分子量调节剂为正十二硫醇、醋酸正十二烷基硫醇酯或丁二酸单-正十二烷基硫醇酯。
本发明的另一目的是提供了上述耐碱螯合分散剂的制备方法，其步骤如下：将10-30％的可聚合有机羧酸、烯醇或烯醇醚、α-烯烃磺酸盐、丙烯酰胺、去离子水，搅拌混合均匀，通氮气，升温至60-65℃，加入20-50％的引发剂，反应温度控制在70-85℃之间，反应10-40分钟后，加入分子量调节剂，开始滴加余下的可聚合有机羧酸和引发剂，滴加时间控制在1-2小时；滴加完毕后继续反应30-60分钟，降温至35℃以下，用液碱调节pH值在5.0-7.0之间，过滤，出料。产品的螯合Ca2+值≥90mg/g，螯合Fe3+值≥240mg/g，耐碱性可达到60g/lNaOH以上。
本发明的耐碱螯合分散剂具有以下有益效果：
1、具有优异的耐碱稳定性，主要用于印染加工的高碱工艺中，如棉、麻织物的退浆、煮练及冷堆前处理工艺；
2、具有在强碱作用下络合金属Fe3+、Ca2+、Mg2+、Cu2+等金属离子的特点，并具有很强的阻垢、化垢功能；
3、优异的配伍性能，耐氧化剂、还原剂，能有效防止平幅汽蒸前处理的工艺破洞；
4、在涤纶碱量，开纤工艺中起到防止涤纶低聚物沾缸的作用。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
实施例1 在1000ml四口烧瓶中加入去离子水210克，丙烯酸6克，马来酸8克，乙烯基乙二醇醚15克，α-烯烃磺酸盐10克，丙烯酰胺5克，搅拌使全部物料溶解，通氮气，升温至65℃，加入0.3克过硫酸钾，反应温度升至80℃，反应温度控制在78-82℃之间，保温反应20分钟后，加入1.0克正十二硫醇，滴加质量浓度为5％的过硫酸钾溶液15克，同时滴加24克丙烯酸和32克马来酸的混合水溶液110克，滴加要缓慢均匀，在1.5小时内滴加完毕，继续反应50分钟，降温，用液碱调节pH值在5.0-7.0之间，出料。
实施例2 在1000ml四口烧瓶中加入200克水，7克丙烯酸，7克富马酸，12克丙烯醇，13克α-烯烃磺酸盐，5克丙烯酰胺，搅拌使物料全部溶解，通氮气5分钟，升温至60℃，加入0.35克过硫酸钾，0.15克亚硫酸氢钠，控制反应温度，在75-80℃之间保温反应，反应15分钟后，加入0.8克正十二硫醇，滴加质量浓度为3％的过硫酸钾溶液40克，同时滴加含28克丙烯酸和28克富马酸的混合水溶液110克，两种滴加液的滴加时间控制在1.5-2.0小时之间，滴加完毕后，继续反应30分钟，降温，用液碱调节pH值在5.0-7.0之间，出料。
实施例3 在1000ml四口烧瓶中加入270克水，15克丙烯酸，4.5克马来酸，3克α-羟基丙烯酸，10克乙烯基二乙二醇醚，10克α-烯烃磺酸盐，5克丙烯酰胺，搅拌使物料溶解完全，通氮气，升温，反应温度升至65℃时，加入0.6克过硫酸铵，在76-80℃之间保温反应35分钟，加入1.2克正十二硫醇，滴加质量浓度为10％的过硫酸铵水溶液12克，同时滴加含35克丙烯酸、10.5克马来酸和7克羟基丙烯酸的水溶液115克，滴加时间控制在60-80分钟之间，滴加完毕后，继续反应30分钟，降温至35℃以下，用液碱调节pH值在5.0-7.0之间，出料。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
为了更清楚的说明本发明产品具有的效果，选用实施例1的产品与市售产品螯合分散剂TF-510(浙江传化股份有限公司生产)作对比，评价两者耐碱性的差异，结果如表1；同时对三个实施例中的产品耐碱性能进行定性验证，结果见表2。
上述产品采用的评价方法如下：
1、采用的仪器 电子天平(精确度0.0001)，具塞比色管(25ml，50ml)，移液管(5ml，20ml，50ml)，酸式滴定管(50ml)，锥形瓶(250ml)。
2、所用的试剂
硫酸铁铵溶液：10000ppm；
螯合分散剂样品：本发明实施例中的产品、螯合分散剂TF-510(市售产品)，均配成10％水溶液备用；
NaOH水溶液：2-60g/l，80g/l；
硬水：2500ppm；
PAC浆料。
3、在不同碱浓度下的耐碱螯合力比较
(1)48ml 2-60g/l NaOH→2ml 10000ppm硫酸铁溶液→摇匀→用10％螯合剂水溶液滴定，至棕红色沉淀消失变为深黄色透明液体为终点。
(2)评价标准：滴加所用的10％螯合分散剂水溶液越少，其耐碱螯合分散性越好。
4、耐碱螯合分散性能定性判定方法的应用验证
20ml 80g/l NaOH→3ml硬水→5ml10％螯合剂水溶液→2ml PAC浆料→摇匀→静置观察沉淀情况，沉淀越少证明螯合分散剂的耐碱螯合分散性能越好。
表1不同碱浓度条件下对铁螯合力对比结果
| NaOH浓度g/l | 10％实施例1产品 | 10％市售产品螯合分散剂TF-510 | ||
| 用量ml | 现象 | 用量ml | 现象 | |
| 2 | 0.4 | △ | 0.1 | △ |
| 0.5 | ▲ | 0.2 | ▲ | |
| 10 | 0.6 | △ | 0.7 | △ |
| 0.8 | ▲ | 0.9 | ▲ | |
| 20 | 1.6 | △ | 5.0 | △ |
| 1.8 | ▲ | 6.0 | ▲ | |
| 35 | 2.2 | △ | 7.0 | △ |
| 2.5 | ▲ | 8.0 | ▲ | |
| 50 | 4.5 | △ | 10.0 | △ |
| 5.0 | ▲ | 12.0 | ▲ | |
| 60 | 6.0 | △ | 14.0 | △ |
| 7.0 | ▲ | 17.0 | ▲ |
备注：△---深黄色透明液体且无沉淀
▲---大量沉淀
由表1可知，在碱浓度低于10g/l以下，两者差别不大，甚至碱浓度在2g/l时，市售产品优于实施例1中产品，随着碱浓度的提高，实施例1中产品明显优于市售产品中，由此可见本发明的产品适合在高碱工艺中。
表2 80g/l液碱条件下PAC浆料遇硬水情况
| 实施例1产品 | 实施例2产品 | 实施例3产品 | 市售产品螯合分散剂TF-510 | 空白 |
| 半透明液体 | 半透明液体 | 半透明液体 | 浑浊液，有少量淀 | 有大量沉淀 |
由表2可知，本发明的产品在高碱工艺中的螯合分散性能明显优于市售产品。
Claims (6)
1.一种耐碱螯合分散剂，以烯醇或烯醇醚、可聚合有机羧酸、α-烯烃磺酸盐、丙烯酰胺为原料，在引发剂、分子量调节剂的作用下，在水溶液中聚合而成；上述各原料用量按重量单位计，烯醇或烯醇醚10-15％，可聚合有机羧酸60-90％，α-烯烃磺酸盐10-15％，丙烯酰胺5-10％，上述各组份的质量百分含量总和为100％，上述单体用量视为100份；引发剂用量为0.9-2.0份，分子量调节剂用量为0.6-1.2份，去离子水用量为250-350份。
2.根据权利要求1所述的耐碱螯合分散剂，其特征在于所述的烯醇或烯醇醚为下列化合物中的一种或任意组合：乙烯基二乙二醇醚、乙烯基乙二醇醚、丙烯醇、丙烯基乙二醇醚。
3.根据权利要求1所述的耐碱螯合分散剂，其特征在于所述的可聚合有机羧酸为下列化合物中的一种或任意组合：丙烯酸、衣康酸、马来酸、苹果酸、α-羟基丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸。
4.根据权利要求1所述的耐碱螯合分散剂，其特征在于所述的引发剂为过硫酸盐或过硫酸盐和亚硫酸氢盐的复合物，过硫酸盐用量与亚硫酸氢盐用量的重量比在0.5-5.0∶1之间。
5.根据权利要求1所述的耐碱螯合分散剂，其特征在于所述的分子量调节剂为正十二硫醇、醋酸正十二烷基硫醇酯或丁二酸单-正十二烷基硫醇酯。
6.根据权利要求1所述耐碱螯合分散剂的制备方法，其步骤如下：将10-30％的可聚合有机羧酸、烯醇或烯醇醚、α-烯烃磺酸盐、丙烯酰胺、去离子水，搅拌混合均匀，通氮气，升温至60-65℃，加入20-50％的引发剂，反应温度控制在70-85℃之间，反应10-40分钟后，加入分子量调节剂，开始滴加余下的可聚合有机羧酸和引发剂，滴加时间控制在1-2小时；滴加完毕后继续反应30-60分钟，降温至35℃以下，用液碱调节pH值在5.0-7.0之间，过滤，出料。
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