CN106519102B - 一种耐盐型丙烯酸改性聚合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法，所述的方法具体为：将91‑98重量份丙烯酸、3‑9重量份疏水单体、0.3‑0.7重量份交联单体、0.5‑2重量份分散剂、0.2‑1.5重量份分子量调节剂加入到有机溶剂中，在惰性气体保护下升温至50‑70℃，滴加0.3‑1重量份引发剂，反应结束后除去溶剂干燥即得；其中，分散剂由有机分散剂和无机分散剂组成，有机分散剂和无机分散剂的重量比为1:5‑10:1。本发明的目的是提供一种耐盐型丙烯酸改性聚合物及其制备方法，该聚合物具有无论是否存在盐的情况下均保持较优的透光率和粘度。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种耐盐型丙烯酸改性聚合物及其制备方法。
背景技术
目前，增稠剂已在涂料、印染、石油钻井、化妆品、医药、电池等领域得到了广泛应用。增稠剂种类很多，不饱和羧酸聚合物是一种常见的合成增稠剂，它为水性体系提供了各种流变性能，可以提供改进的稳定性、悬浮性能和应用性能。该类增稠剂通常是丙烯酸类单体经过适度交联所得，形态可为液体或者粉末状。然而，这些聚合物的增稠性能通常与pH相关，要在合适的pH范围内才能起到增稠性能。此外，这些聚合物在电解质环境中，增稠能力会降低或者完全丧失增稠性能。近年来。耐盐型增稠剂的开发成为热点。
耐盐性增稠剂的合成方法与普通增稠剂的聚合方法相同，不同之处在于其聚合过程需要通过添加其它单体或者改性单体，来制备耐盐性的增稠剂。所制备的增稠剂不仅适用于普通的场所，而且适用于一些电解质离子浓度比较高的场所。提高增稠剂耐盐性的方法有：1)提高亲水性基团的多样性；2)引入长链疏水型单体；3)引入离子型单体等等。虽然以上方法可适当提高产品耐盐性，但是产品的粘度曲线还是电解质加入量的增多而降低。
专利CN01817899.5公开了一种流变学改性共聚物组合物，其采用丙烯酸、疏水单体、链转移剂来达到产品的耐盐性的提高，其表现的特性为，在不加盐的情况下，粉末溶液中和后粘度低，加盐后粉末溶液中和粘度高。产生该特性的原因在于酰胺类化合物、疏水单体、链转移剂的作用得到。其无法做到透光率和含盐情况下粘度的二合一的统一。
专利CN102675558A公开了一种耐盐增稠剂的制备方法，其采用包含烯丙基和长链脂肪醇链段的聚氧乙烯醚型非离子型的亲水单体来提高聚合物的耐盐性，但是该配方工艺并未能够实现透光率的保持。
专利CN102964504A公开了一种增稠剂，其结构式为：其中，n＝10～15,m＝8～20，且n、m为整数。其制备步骤为：丙烯酸、N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺、十二硫醇混合，低温调节pH＝6.5～7.5；氮气保护下，加入煤油、山梨糖醇酐油酸酯、偶氮二异丁腈、丙烯酸十八酯，乳化、升温、反应；最后加入聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯反相乳化，出料即得到耐盐增稠剂。在聚丙烯酸铵主链上引入少量十八烷基疏水性长链，可获得耐温性、耐盐性更好的增稠剂。
但是，对于本领域技术人员来说，最难以克服的问题并不在于耐盐性的改善，而在于改善耐盐性的同时，防止透光率的降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐盐型丙烯酸改性聚合物，该聚合物具有无论是否存在盐的情况下均保持较优的透光率和粘度。
同时，本发明还公开了该聚合物的制备方法。
本发明的技术方案为：一种耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法，所述的方法具体为：将91-98重量份丙烯酸、3-9重量份疏水单体、0.3-0.7重量份交联单体、0.5-2重量份分散剂、0.2-1.5重量份分子量调节剂加入到有机溶剂中，在惰性气体保护下升温至50-70℃，滴加0.3-1重量份引发剂，反应结束后除去溶剂干燥即得；
其中，分散剂由有机分散剂和无机分散剂组成，有机分散剂和无机分散剂的重量比为1:5-10:1。
在上述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法中，所述的有机分散剂为失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯(30)二聚羟基硬脂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯中的一种或多种；所述的无机分散剂为碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钙、碳酸钙、碳酸镁、碳酸氢镁中的一种或多种。
在上述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法中，所述的分子量调节剂为为硫醇及其衍生物，具体来说，其为5～30个碳原子的烷基硫醇、硫醇酯和硫醇醚中的至少一种；一般来说，可选的分子量调节剂包括但不限于以下化合物的一种或多种组合：正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、十四烷基硫醇、十六烷基硫醇、十八烷基硫醇，硫酯包括巯基乙酸丁酯、巯基乙酸异丙酯、巯基乙酸异辛酯、巯基乙酸十二烷基酯、基乙酸叔十二烷基酯、巯基乙酸十四烷基酯、巯基乙酸十六烷基酯、巯基乙酸十八烷基酯。
在上述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法中，所述的引发剂的引发温度为50-70℃，反应体系的反应温度为50-70℃，优选为50-60℃。
在上述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法中，所述的引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化二碳酸二(3-甲氧基丁酯)、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或多种。
在上述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法中，疏水单体为烷基的碳原子数为12～22的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。
在上述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法中，所述的疏水单体为甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸二十二酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸二十二酯中的一种或多种组合。
在上述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法中，所述的交联单体为季戊四醇丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二甘醇二烯丙基醚、蔗糖烯丙基醚中的一种或多种。
在上述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法中，所述的有机溶剂为乙酸乙酯和环己烷的组合，有机溶剂的重量为丙烯酸与疏水单体重量之和的5-9倍；乙酸乙酯和环己烷的重量比为1.5:4-3:1。需要说明的是，在本发明中，有机溶剂还可以选择为苯、二氯甲烷、正己烷等在传统技术中作为丙烯酸类增稠剂的溶剂，出于对于溶剂毒性的考虑，本发明优选上述的乙酸乙酯和环己烷的组合。
在上述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法中，引发剂滴加时间3-6h；引发剂滴加结束后反应体系升温至68-72℃，保温1-3h，保温结束后再进行除去溶剂干燥操作。
同时，本发明还公开了一种耐盐型丙烯酸改性聚合物，所述的耐盐型丙烯酸改性聚合物采用如上所述的方法制备得到。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的耐盐型丙烯酸改性聚合物通过丙烯酸、疏水单体、分子量调节剂、混合分散剂的作用下，达到了在一定的含盐范围内，保持透光率和粘度持续不降低。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
将91g丙烯酸、9g甲基丙烯酸十二酯、0.4g季戊四醇丙烯酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯与碳酸钠合计0.5g，失水山梨糖醇脂肪酸酯与碳酸钠重量比1:5、0.2g十二烷基硫醇加入到650g有机溶剂(乙酸乙酯300g，环己烷350g)中，在惰性气体保护下升温至50℃，滴加引发剂过氧化二碳酸二异丙酯0.7g，滴加时间3.5h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
实施例2
将94g丙烯酸、6g甲基丙烯酸十六酯、0.3g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯与碳酸氢钠合计0.5g，失水山梨糖醇脂肪酸酯与碳酸氢钠重量比1:2、0.3g十四烷基硫醇加入到600g有机溶剂(乙酸乙酯400g，环己烷200g)中，在惰性气体保护下升温至60℃，滴加引发剂过氧化二碳酸二正丙酯0.5g，滴加时间4h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
实施例3
将95g丙烯酸、5g甲基丙烯酸十八酯、0.5g邻苯二甲酸二丙烯酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯与碳酸钾合计0.5g，失水山梨糖醇脂肪酸酯与碳酸钾重量比1:1、0.5g十六烷基硫醇加入到800g有机溶剂(乙酸乙酯500g，环己烷300g)中，在惰性气体保护下升温至53℃，滴加引发剂过氧化二碳酸二(3-甲氧基丁酯)0.6g，滴加时间5h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
实施例4
将98g丙烯酸、2g甲基丙烯酸二十二酯、0.6g聚乙二醇二丙烯酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯与碳酸氢钾合计0.5g，失水山梨糖醇脂肪酸酯与碳酸钾重量比2:1、1g十八烷基硫醇加入到750g有机溶剂(乙酸乙酯400g，环己烷350g)中，在惰性气体保护下升温至57℃，滴加引发剂过氧化二碳酸二异丙酯0.45g，滴加时间6h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
实施例5
将94g丙烯酸、6g丙烯酸十二酯、0.5g二甘醇二烯丙基醚、聚氧乙烯(30)二聚羟基硬脂酸酯与碳酸钠合计1.5g，聚氧乙烯(30)二聚羟基硬脂酸酯与碳酸钠重量比5:1、1.5g十二烷基硫醇加入到500g有机溶剂(乙酸乙酯300g，环己烷200g)中，在惰性气体保护下升温至65℃，滴加引发剂过氧化二碳酸二正丙酯0.4g，滴加时间6h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
实施例6
将95g丙烯酸、5g丙烯酸十六酯、0.7g蔗糖烯丙基醚、聚氧乙烯(30)二聚羟基硬脂酸酯与碳酸氢钠合计1.5g，聚氧乙烯(30)二聚羟基硬脂酸酯与碳酸氢钠重量比10:1、0.2g十四烷基硫醇加入到700g有机溶剂(乙酸乙酯400g，环己烷300g)中，在惰性气体保护下升温至65℃，滴加引发剂过过氧化二碳酸二(3-甲氧基丁酯)0.6g，滴加时间5h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
实施例7
将96g丙烯酸、3g丙烯酸十八酯、0.3g季戊四醇丙烯酸酯、聚氧乙烯(30)二聚羟基硬脂酸酯与碳酸钾合计1.5g，聚氧乙烯(30)二聚羟基硬脂酸酯与碳酸钾重量比1:5、0.3g十六烷基硫醇加入到600g有机溶剂(乙酸乙酯100g，环己烷500g)中，在惰性气体保护下升温至57℃，滴加引发剂过过氧化二碳酸二(3-甲氧基丁酯)0.55g，滴加时间4.5h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
实施例8
将96g丙烯酸、3g丙烯酸二十二酯、0.4g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、聚氧乙烯(30)二聚羟基硬脂酸酯与碳酸氢钾合计1.5g，聚氧乙烯(30)二聚羟基硬脂酸酯与碳酸钾重量比1:2、0.5g十八烷基硫醇加入到650g有机溶剂(乙酸乙酯350g，环己烷300g)中，在惰性气体保护下升温至59℃，滴加引发剂过氧化二碳酸二正丙酯0.7g，滴加时间5.5h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
实施例9
将94g丙烯酸、甲基丙烯酸十二酯与甲基丙烯酸二十二酯共计6g(甲基丙烯酸十二酯2g，甲基丙烯酸二十二酯4g)、0.4g邻苯二甲酸二丙烯酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯与碳酸钙合计2g，聚氧乙烯脂肪酸酯与碳酸钙重量比1:1、1g十二烷基硫醇加入到600g有机溶剂(乙酸乙酯200g，环己烷400g)中，在惰性气体保护下升温至60℃，滴加引发剂过氧化二碳酸二(3-甲氧基丁酯)0.35g，滴加时间3h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
实施例10
将95g丙烯酸、甲基丙烯酸十六酯与甲基丙烯酸十八酯共计5g(甲基丙烯酸十六酯2.5g，甲基丙烯酸十八酯2.5g)、0.3g聚乙二醇二丙烯酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯与碳酸氢钙合计2g，聚氧乙烯脂肪酸酯与碳酸氢钙重量比2:1、1.5g十四烷基硫醇加入到650g有机溶剂(乙酸乙酯450g，环己烷200g)中，在惰性气体保护下升温至61℃，滴加引发剂过氧化二碳酸二异丙酯0.6g，滴加时间4h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
实施例11
将96g丙烯酸、甲基丙烯酸十六酯与甲基丙烯酸二十二酯共计4g(甲基丙烯酸十六酯3g，甲基丙烯酸二十二酯1g)、0.5g二甘醇二烯丙基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯与碳酸镁合计2g，聚氧乙烯脂肪酸酯与碳酸镁重量比5:1、0.2g十六烷基硫醇加入到550g有机溶剂(乙酸乙酯150g，环己烷400g)中，在惰性气体保护下升温至63℃，滴加引发剂过氧化二碳酸二正丙酯0.8g，滴加时间6h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
实施例12
将97g丙烯酸、甲基丙烯酸十八酯与甲基丙烯酸二十二酯共计3g(甲基丙烯酸十八酯2.5g，甲基丙烯酸二十二酯0.5g)、0.4g蔗糖烯丙基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯与碳酸氢镁合计2g，聚氧乙烯脂肪酸酯与碳酸氢镁重量比10:1、0.3g十八烷基硫醇加入到500g有机溶剂(乙酸乙酯350g，环己烷150g)中，在惰性气体保护下升温至55℃，滴加引发剂过氧化二碳酸二(3-甲氧基丁酯)0.7g，滴加时间5.5h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
对比例1-7
将丙烯酸、疏水单体、交联单体、分散剂、分子量调节剂加入到有机溶剂中，在惰性气体保护下升温至60℃，滴加引发剂0.5g，滴加时间4h。滴加完毕后，升温至70℃，保温2h。反应结束后除去溶剂干燥即得。
具体如下表1：
表1对比例1-7的配方表
测试方法：
1、1％凝胶粘度及透光率测量方法：
称取200g去离子水于500mL的烧杯中，加入产品2g，将烧杯放在电动搅拌机下于1000rpm搅拌至均匀；接着在300rpm的速度下边搅拌边用18wt％氢氧化钠溶液，调节pH值为：6.8～7.3，搅拌均匀，离心消泡，测量粘度。
将部分水凝胶装入1cm比色皿中，离心消泡后，用紫外分光光度计在420nm下，测其透光率。
2、1％凝胶+1％NaCl的粘度及透光率测量方法：
称取200g去离子水于500mL的烧杯中，加入产品2g，将烧杯放在电动搅拌机下于1000rpm搅拌至均匀；接着在300rpm的速度下边搅拌边用18wt％氢氧化钠溶液，调节pH值为：6.8～7.3，加入2gNaCl，搅拌均匀，离心消泡，测量粘度。
将部分水凝胶装入1cm比色皿中，离心消泡后，用紫外分光光度计在420nm下，测其透光率。
测试结果：
实施例测试结果如表2：
表2实施例1-12的凝胶性能测试结果
对比例测试结果如表3：
表3对比例1-7的凝胶性能测试结果
通过上述的测试可以发现，本发明采用丙烯酸、疏水单体、分子量调节剂、合适的分散剂应用于沉淀聚合的过程中，所得到的产品可以有效的维持体系在无盐和一定浓度无机盐存在条件下的粘度和透光率，这在日用化学品领域中是非常重要的，能够有效的降低伍配体系中盐对体系的粘度和外观的损害。
同时，通过实施例和对比例的测试还表明，在本方案中疏水单体、分子量调节剂、有机/无机复合分散剂的使用是相互配合缺一不可的，上述多种原料的相互搭配可以实现在一定浓度的无机盐存在的情况下凝胶的透光率和粘度的统一。
以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法，其特征在于：所述的方法具体为：将91-98重量份丙烯酸、3-9重量份疏水单体、0.3-0.7重量份交联单体、0.5-2重量份分散剂、0.2-1.5重量份分子量调节剂加入到有机溶剂中，在惰性气体保护下升温至50-70℃，滴加0.3-1重量份引发剂，反应结束后除去溶剂干燥即得；
其中，分散剂由有机分散剂和无机分散剂组成，有机分散剂和无机分散剂的重量比为1:5-10:1；疏水单体为烷基的碳原子数为12～22的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。
2.根据权利要求1所述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法，其特征在于：所述的有机分散剂为失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯(30)二聚羟基硬脂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯中的一种或多种；所述的无机分散剂为碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钙、碳酸钙、碳酸镁、碳酸氢镁中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法，其特征在于：所述的分子量调节剂为5～30个碳原子的烷基硫醇、硫醇酯和硫醇醚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法，其特征在于：所述的引发剂的引发温度为50-70℃，所述的引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二正丙酯、过氧化二碳酸二(3-甲氧基丁酯)中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法，其特征在于：所述的疏水单体为甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸二十二酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸二十二酯中的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法，其特征在于：所述的交联单体为季戊四醇丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二甘醇二烯丙基醚、蔗糖烯丙基醚中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂为乙酸乙酯和环己烷的组合，有机溶剂的重量为丙烯酸与疏水单体重量之和的5-9倍；乙酸乙酯和环己烷的重量比为1.5:4-3:1。
8.根据权利要求1至7任一所述的耐盐型丙烯酸改性聚合物的制备方法，其特征在于：引发剂滴加时间3-6h；引发剂滴加结束后反应体系升温至68-72℃，保温1-3h，保温结束后再进行除去溶剂干燥操作。
9.一种耐盐型丙烯酸改性聚合物，其特征在于，所述的耐盐型丙烯酸改性聚合物采用如权利要求1-8任一所述的方法制备得到。
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