CN102363638B - 低分子量重钙研磨分散剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低分子量重钙研磨分散剂及其制备方法，制备方法，包括如下步骤：(1)在惰性气氛中，将单体滴入水、无机链转移剂和光敏引发剂中，滴加时间为3～6小时，同时在紫外光照射下，进行光引发聚合，单体滴加完毕后，继续反应0.5～2小时，(2)然后用NaOH溶液调节pH至4～6，并加水调节固含量至41～43％，得到目标分散剂。本发明所制备的分散剂是一种高效的重钙研磨分散剂，研磨所得重钙浆料具有粘度低、粘度稳定性好、并且碳酸钙粒子粒径细等优点。

Description

低分子量重钙研磨分散剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种重钙研磨分散剂及其制备方法。
背景技术
重质碳酸钙，简称重钙，是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成。由于重钙的诸多优点，使得它被广泛地应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨、电缆、建筑用品、食品、医药、纺织、饲料、牙膏等日用化工行业，作填充剂起到增加产品的体积、提高产品的加工性能和应用性能以及降低生产成本等作用。湿法研磨是制备高级别重钙的最主要方法之一。重钙的湿法研磨生产中，分散剂起着举足轻重的作用，它可以降低浆料粘度和稳定性，提高重钙颗粒的细度。
目前市面上的重钙研磨分散剂大都是乙烯基羧酸均聚物或者乙烯基羧酸与其他单体的共聚物用氢氧化钠部分中和后的钠盐。分散剂的分子量、分子量分布以及分散剂中的自由反离子对其研磨分散效果具有显著影响。分子量处于2000～5000之间并且具有较窄分子量分布的分散剂被认为具有最好的分散效果。自由反离子对分散剂的应用效果具有很大的负面影响。目前聚合物型的重钙研磨分散剂基本上都是在链转移剂存在下采用传统的引发剂引发单体进行溶液聚合制备得到。传统的引发剂价格便宜，使用方便，但也有在制备分散剂表现出很多自身的缺点，例如有些引发剂会带入大量自由反离子，有些引发剂具有较高毒性，有些引发剂不稳定，有些引发剂不溶于水，等等。另外，由于引发剂分解的需要，目前的分散剂制备都采用较高的温度，需要消耗大量的热量。目前国内分散剂存在研磨性能不稳定，研磨所得浆料反粘较严重的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种低分子量重钙研磨分散剂及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
所述低分子量重钙研磨分散剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)在惰性气氛如氮气气氛中，将单体滴入水、无机链转移剂和光敏引发剂中，滴加时间为3～6小时，同时在紫外光照射下，进行光引发聚合，单体滴加完毕后，室温继续反应0.5～2小时；
(2)然后用NaOH溶液调节pH至4～6，并加水调节固含量至41～43％，得到目标分散剂；
步骤(1)～(4)中，原料的重量份数如下：
Figure BDA0000072867370000021
所述单体为乙烯基羧酸、乙烯基羧酸酯、乙烯基二羧酸、马来酸酐、乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠或甲基烯丙基磺酸钠中的一种或多种；
所述光敏引发剂为二苯甲酮、二苯甲酮水溶性衍生物、荧光素或曙红等。
所述无机链转移剂为亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠或硫代硫酸钠等。
所述紫外光源为高压汞灯，其波长为100～1000nm，其功率根据反应容器的大小调整。
本发明结合了制备分散剂的传统方法和光敏引发聚合的优点并避免了各自的缺点。在紫外光照射下，使用光敏剂引发聚合，并在反应体系中加入无机链转移剂，以缓慢滴加的方式加入单体，既避免了体系中带入大量自由反离子，又可得到分子量较低分子量分布较窄的聚合物，另外还可使反应在较低温度下进行并且操作更加简单。相比用异丙醇作为分子量调节剂，无机链转移剂无需蒸馏，更加方便。本发明所制备的分散剂是一种高效的重钙研磨分散剂，研磨所得重钙浆料具有粘度低、粘度稳定性好、并且碳酸钙粒子粒径细等优点。
具体实施方式
实施例1.低分子量聚丙烯酸钠的制备：
将150g水、5g亚硫酸氢钠和0.36g二苯甲酮置于反应釜底，在搅拌下抽真空，通高纯氮，反复3次，然后持续通氮驱氧30分钟。开启紫外光灯对反应釜进行照射，同时将180g丙烯酸滴入反应釜中，进行光引发聚合，滴加时间为3小时，单体滴加完毕后继续在通氮搅拌下紫外光照射1小时。反应温度为室温，然后用重量浓度为20％的NaOH溶液约125g调节pH至4.2±0.5，并加水调节固含量至42％，得到目标分散剂，经检测重均分子量约4500。
实施例2.低分子量聚(甲基丙烯酸-co-甲基丙烯酸甲酯)钠盐的制备：
将140g水、3g亚硫酸氢钠和0.5g二苯甲酮置于反应釜底，在搅拌下抽真空，通高纯氮，反复3次，然后持续通氮驱氧30分钟。开启紫外光灯对反应釜进行照射，同时将172g甲基丙烯酸和8g甲基丙烯酸甲酯滴入反应釜中，进行光引发聚合，滴加时间为4小时，单体滴加完毕后继续在通氮搅拌下紫外光照射1小时，反应温度为室温。然后用重量浓度为32％的NaOH溶液约123g调节pH至5±0.5，并加水调节固含量至42.1％，得到目标分散剂，经检测重均分子量约3100。
实施例3.低分子量聚(丙烯酸-co-丙烯酸辛酯)钠盐的制备：
将180g水、6g硫代硫酸钠和0.4g二苯甲酮置于反应釜底，在搅拌下抽真空，通高纯氮，反复3次，然后持续通氮驱氧30分钟。开启紫外光灯对反应釜进行照射，同时将175g丙烯酸和5g丙烯酸辛酯滴入反应釜中，进行光引发聚合，滴加时间为3小时，单体滴加完毕后继续在通氮搅拌下紫外光照射1.5小时，反应温度为室温。然后用重量浓度为32％的NaOH溶液约101g调节pH至4.5±0.5，并加水调节固含量至42.3％，得到目标分散剂，经检测重均分子量约5100。
实施例4.低分子量聚(丙烯酸-co-甲基丙烯酸-co-马来酸酐)钠盐的制备：
将360g水、10g亚硫酸氢钠、20g马来酸酐和0.2g二苯甲酮置于反应釜底，在搅拌下抽真空，通高纯氮，反复3次，然后持续通氮驱氧30分钟。开启紫外光灯对反应釜进行照射，同时将300g丙烯酸和40g甲基丙烯酸滴入反应釜中，进行光引发聚合，滴加时间为6小时，单体滴加完毕后继续在通氮搅拌下紫外光照射2小时，反应温度为室温。然后用重量浓度为50％的NaOH溶液约96g调节pH至4.3±0.5，并加水调节固含量至42.4％，得到目标分散剂，经检测重均分子量约4200。
实施例5.低分子量聚(丙烯酸-co-马来酸酐-co-烯丙基磺酸钠)钠盐的制备：
将260g水、9g亚硫酸氢钠、20g马来酸酐和0.4g二苯甲酮置于反应釜底，在搅拌下抽真空，通高纯氮，反复3次，然后持续通氮驱氧30分钟。开启紫外光灯对反应釜进行照射，同时将320g丙烯酸和30g烯丙基磺酸钠滴入反应釜中，进行光引发聚合，滴加时间为6小时，单体滴加完毕后继续在通氮搅拌下紫外光照射2小时，反应温度为室温。然后用重量浓度为32％的NaOH溶液约370g调节pH至6±0.5，并加水调节固含量至42.1％，得到目标分散剂，经检测重均分子量约3500。
实施例6.实施例1～5分散剂以及对比样(按美国专利20020019329A1公开的方法制备的分散剂，重均分子量5791，而分子量分布指数1.41)对98级重钙研磨中的应用实例(分散剂固含量均为42％)：
在15升研磨罐中加入2.5公斤水，开启搅拌，加入分散剂155克，搅拌均匀后加入7.5公斤重质碳酸钙粉料，研磨2小时后出料，经粒径仪测得粒径小于2μm碳酸钙颗粒重量含量达到98％以上，得碳酸钙浆料，重量固含量略大于75％，加水调到重量固含量为75％后进行运动粘度、1小时后粘度和静置粘度的测试。分散后1小时粘度数据如下：
Figure BDA0000072867370000061
注：粘度为25℃时的粘度。
从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例1～5制备分散剂研磨98级重钙的效果优于对比样。

Claims (4)

1.低分子量重钙研磨分散剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在惰性气氛中，将单体滴入水、无机链转移剂和光敏引发剂中，滴加时间为3～6小时，同时在紫外光照射下，进行光引发聚合，单体滴加完毕后，继续反应0.5～2小时；
（2）然后用NaOH溶液调节pH至4～6，并加水调节固含量至41～43%，得到目标分散剂；
步骤（1）～（2）中，原料的重量份数如下：
Figure FDA0000388568800000011
重量浓度为20～50%的氢氧化钠10～100份；
其中，各组分的用量必须同时满足：步骤（2）中调节固含量至41～43%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单体为乙烯基羧酸、乙烯基羧酸酯、乙烯基二羧酸、马来酸酐、乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠或甲基烯丙基磺酸钠中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光敏引发剂为二苯甲酮、二苯甲酮水溶性衍生物、荧光素或曙红，所述无机链转移剂为亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠或硫代硫酸钠。
4.根据权利要求1～3任一项所述方法制备的低分子量重钙研磨分散剂。
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