CN101705637B - 造纸用涂料分散剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种造纸用涂料分散剂及其制备方法，制备方法包括如下步骤：(1)将水与马来酸酐混合溶解，然后加入总重量1/10-1/3的链转移剂水溶液A、总重量1/10-1/3的引发剂水溶液B和总重量1/10-1/3的混合单体C在氮气气氛中，加热至85-95℃；(2)同时滴加剩余的链转移剂溶液A、剩余的引发剂溶液B和剩余的混合单体C；(3)然后85-95℃下反应1-4个小时，调整溶液的pH值达7-8，即得造纸用涂料分散剂。本发明水溶性好，使用量小，如固含量为70％的碳酸钙，本发明分散剂用量在为2.3％(固含量40％)时即可达到最低粘度值29cps。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料用分散剂及其制备方法。
背景技术
造纸中的涂料的一个主要指标是固含量，追求更高固含量是纸用涂料的目标，而限制的因素就是颜料分散液浓度。人们希望在提高分散液浓度的同时降低分散液粘度。但是，这两者是互相矛盾的。分散剂是解决上述两者矛盾的途径之一。分散剂可在力作用下将干粉或块状的颜料分散为均匀稳定的悬浮液，以利于与涂料中其它成分均匀地混合及防止已分散的颜料颗粒由于电荷因素重新絮凝。随着高浓度涂布机的引进和铜版纸的发展，对分散剂质和量的要求愈来愈高。另外，好的分散剂不但提高涂料固含量，降低涂料粘度，同时涂布后减少水份蒸发，节约能源，提高产量。目前，市面上常见的分散剂尚不能满足人们的需求。
聚丙烯酸钠通途广泛，不同的引发剂及用量，不同的聚合条件(时间、温度、pH等)，单体浓度，还有链转移剂种类及用量等诸多因素都影响最后产品的分子量，因而不同的聚丙烯酸钠产品性能也不同，用途也相应变化。分子量在1000-5000的低分子量聚丙烯酸钠主要起分散作用，特别是分子量在2000-3000之间的聚丙烯酸钠在造纸工业中能降低高、浓涂料的粘度，使之有良好的流变性。其作用原理为：分子亲水性很强，电离度很大，保护膜与水中的钠离子吸引力很小，使得颗粒完全被负电荷包围，阻碍了颗粒聚沉，体系的流动性提高。
聚丙烯酸钠由丙烯酸单体聚合而成的，造纸上使用的低分子量聚丙烯酸钠的工艺一般采用溶液聚合法，通过控制引发剂用量和链转移剂，合成相对分子质量较低的聚丙烯酸。在制成的聚丙烯酸水溶液中，加入浓氢氧化钠溶液获得聚丙烯酸钠盐。常用的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾、硫代硫酸钠或钾，或符合引发剂硫代硫酸钠和过硫酸铵，常用的链转移剂为异丙醇。由于异丙醇作为链转移剂时必须蒸发，增加制备流程，生产成本高。因此，需要开发一种生产工艺简单，生产周期短，分散性及适应性广、生产成本低的涂料用分散剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种造纸用涂料分散剂及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的造纸用涂料分散剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水与马来酸酐混合溶解，然后加入总重量1/10-1/3的链转移剂水溶液A、总重量1/10-1/3的引发剂水溶液B和总重量1/10-1/3的混合单体C在氮气气氛中，加热至85-95℃；
所述的链转移剂水溶液A的重量浓度为5-25％，所述链转移剂为次磷酸钠、次磷酸铵或次磷酸钾的一种；
所述的引发剂水溶液的重量浓度为2-25％，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾中的一种；
所述混合单体C为丙烯酸或者是丙烯酸和丙烯腈的混合物；
(2)同时滴加剩余的链转移剂溶液A、剩余的引发剂溶液B和剩余的混合单体C，滴加时间为1-4个小时；
(3)然后85-95℃下反应1-4个小时，而后冷却至室温，用pH调节剂调整溶液的pH值达7-8，即得造纸用涂料分散剂。
所述pH值调节剂为氢氧化钠、氢氧化铵或氢氧化钾中一种，可配制成为重量浓度为40-50％；
各个组分的重量份数配比为：
丙烯酸 80-100份
马来酸酐 0-15份
丙烯腈 0-5份
链转移剂 2-5份
引发剂 1-10份
水 65～170份
采用上述方法制备的造纸用涂料分散剂，重量固含量为42-50％。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点和效果：分散剂水溶性好，使用，简单，分散剂用量少，但获得的涂料分散液粘度低。采用次磷酸盐作为链转移剂，不需要溶剂的回收，有利于环境保护，降低生产成本。本发明造纸用涂料分散剂与目前的造纸用涂料分散剂相比，在相同浓度分散液中，分散剂使用量更小，就可以使分散液浓度更低。如固含量为70％的碳酸钙，本发明分散剂用量在为2.3％(固含量40％)时即可达到最低粘度值29cps，而市场上常用的聚丙烯酸钠类分散剂用量达3.6％(固含量为40％)时的最低粘度值达34cps。
具体实施方式
实施例1
1克过硫酸铵与20克去离子水混合溶解后，得溶液A；
2克次磷酸钠与20克去离子水混合溶解后，得溶液B；
80克丙烯酸与5克丙烯腈混合均匀，得混合单体C；
在装有搅拌、温度计、通气管道和进料管道的500ml四口烧瓶中加入100克去离子水和15克马来酸酐，开启搅拌溶解后，分别取溶液A、B和混合单体C各1/10(重量)加入反应瓶中，搅拌均匀后，通氮气15分钟后，加热升温，当体系温度升至95℃时，同时滴加剩余的溶液A、溶液B和混合单体C，滴加时间为4个小时；
滴加完毕后，在85℃条件下，反应1个小时，尔后降温至40℃，用40％的氢氧化钠溶液调节体系的PH值至7.0，最后冷却至30℃出料，测得产品的固含量为43.08％
实施例2
10克过硫酸铵与30克去离子水混合溶解后，得溶液A；
5克次磷酸钠与20克去离子水混合溶解后，得溶液B；
100克丙烯酸单体C；
在装有搅拌、温度计、通气管道和进料管道的500ml四口烧瓶中加入80克去离子水，分别取溶液A、B和混合单体C各1/3(重量)加入反应瓶中，搅拌均匀后，通氮气15分钟后，加热升温，当体系温度升至85℃时，同时滴加剩余的溶液A、溶液B和混合单体C，滴加时间为3个小时；
滴加完毕后，在85℃条件下，反应3个小时，尔后降温至40℃，用重量浓度40％的氢氧化钠溶液调节体系的PH值至7.5，最后冷却至30℃出料，测得产品的固含量为46.94％。
实施例3
5克过硫酸铵与15克去离子水混合溶解后，得溶液A；
3克次磷酸钠与12克去离子水混合溶解后，得溶液B；
90克丙烯酸和3克丙烯腈混合得混合单体C；
在装有搅拌、温度计、通气管道和进料管道的500ml四口烧瓶中加入90克去离子水和7克马来酸酐，开启搅拌溶解后，分别取溶液A、B和混合单体C各1/5(重量)加入反应瓶中，搅拌均匀后，通氮气15分钟后，加热升温，当体系温度升至90℃时，同时滴加剩余的溶液A、溶液B和混合单体C，滴加时间为2个小时；
滴加完毕后，在90℃条件下，反应4个小时，尔后降温至40℃，用重量浓度40％的氢氧化钠溶液调节体系的PH值至8.0，最后冷却至30℃出料，测得产品的固含量为48％。
实施例4
应用实施例
在100升的预分散釜中加入30公斤水，开动搅拌，在搅拌下加入325目重质碳酸钙粉料70公斤，然后加入本发明分散剂和台湾德谦企业股份有限公司牌号为DP-983的聚丙烯酸钠分散剂，其加入量和最低粘度见下表：
| 样品 | 加入量(克) | 粘度(cps) |
| 实施例1 | 1.6 | 29 |
| 实施例2 | 1.8 | 31 |
| 实施例3 | 2.3 | 30.5 |
| 对比样品 | 2.5 | 34 |
实施例5
在100升的分散釜中加入广东华润涂料有限公司牌号为IX807的水性涂料，用本发明分散剂和台湾德谦企业股份有限公司牌号为DP-983的聚丙烯酸钠分散剂用同样量的情况下，其涂料的粘度如下表：
| 样品 | 加入量(克) | 粘度(cps) |
| 实施例1 | 0.8 | 35 |
| 实施例2 | 0.8 | 30 |
| 实施例3 | 0.8 | 36.5 |
| 对比样品 | 0.8 | 45 |
Claims (6)
1.造纸用涂料分散剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将65～170重量份的水与0～15重量份的马来酸酐混合溶解，然后加入总重量1/10-1/3的链转移剂水溶液、总重量1/10-1/3的引发剂水溶液和总重量1/10-1/3的单体，在氮气气氛中，加热至85-95℃；
所述链转移剂为次磷酸钠、次磷酸铵或次磷酸钾的一种；
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾中的一种；
所述单体为丙烯酸或者是丙烯酸和丙烯腈的混合物；
其中，各个组分的重量份数配比为：
丙烯酸80～100份，丙烯腈0～5份，链转移剂2～5份，引发剂1～10份；
(2)同时滴加剩余的链转移剂溶液、剩余的引发剂溶液和剩余的单体；
(3)然后85-95℃下反应1-4个小时，而后冷却至室温，用pH调节剂调整溶液的pH值达7-8，即得造纸用涂料分散剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的链转移剂水溶液的重量浓度为5-25％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的引发剂水溶液的重量浓度为2-25％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述pH值调节剂为氢氧化钠、氢氧化铵或氢氧化钾中一种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法制备的造纸用涂料分散剂。
6.根据权利要求5所述的造纸用涂料分散剂，其特征在于，重量固含量为42-50％。
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