CN109337006A - 一种丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂及其生产方法 - Google Patents

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景宜
耿悦凯
孟佳佳
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Abstract

本发明提供一种丙烯酸‑马来酸酐共聚物颜料分散剂及其生产方法，颜料分散剂，由丙烯酸、马来酸酐、催化剂、引发剂和氢氧化钠等辅助材料制成；其中单体丙烯酸30‑50份，马来酸酐的比例为10‑20份，引发剂由过硫酸钠2‑5份，过氧化氢1‑2份，催化剂硫酸亚铁的用量为单体总质量的25‑100ppm。生产方法为，采用平行滴液‑溶液聚合的方法，将马来酸酐和丙烯酸溶液混合后，随引发剂一起滴加到反应器中合成丙烯酸‑马来酸酐共聚物。本发明采用单体与丙烯酸共聚简化合成步骤，控制聚合物分子量，保证较高的单体转化率，确保合成出结构均匀的共聚物分散剂；合成后的分散剂分散效果好，涂料分散均匀、稳定性好、用量少。

Description

一种丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂及其生产方法
技术领域
本发明涉及丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂，尤其涉及一种丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂及其生产方法。
背景技术
在颜料涂布纸的涂料制备过程中，由于涂布颜料粒子极小的粒径和极高的表面能非常容易絮聚成团，影响涂布纸生产的可操作性和涂布纸的质量。为了达到均匀分散如瓷土和碳酸钙等颜料粒子，制备流动性和流变性良好的涂料，提高涂布纸机运行性的目的，防止颜料颗粒间的相互吸引而产生集聚，在配制涂料时必须加入分散剂来克服悬浮液内颜料颗粒间的相互吸引力。用于纸张涂布颜料的分散剂主要分为三类，即无机分散剂、有机小分子分散剂和高分子分散剂。无机分散剂主要是各种无机盐，目前使用最多的主要有多聚磷酸盐(如六偏磷酸钠)、硅酸盐、碳酸盐等，无机分散剂易带入杂质离子，分散不稳定。有机小分子分散剂主要是指各类表面活性剂，其对分散体系中的离子、pH值、温度等因素很敏感，分散稳定性弱，分散效果差。高分子分散剂中，阴离子类聚电解质分散剂所占比例最大，应用最广。该类分散剂主要有马来酸酐类和丙烯酸类两种，其中聚丙烯酸及其衍生物类分散剂在颜料分散过程中的应用较为广泛。低分子量聚丙烯酸钠特别能耐受各类侵袭，如高pH、高温、高剪切力的影响，同时由于要控制聚丙烯酸钠的分子量，该物质的合成工艺较为复杂，条件较严格，价格也较昂贵，因此一般只将其作为辅助分散剂与其它廉价的分散剂复配使用。
发明内容
发明目的：针对以上不足之处，本发明的目的是提供一种丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂及其生产方法。
技术方案：一种丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂，由丙烯酸、马来酸酐、催化剂、引发剂和氢氧化钠制成；其中单体丙烯酸30-50份，马来酸酐的比例为8-20份，引发剂由过硫酸钠5-2份，过氧化氢1-2份，催化剂硫酸亚铁的用量为单体总质量的25-100ppm。
一种丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂的生产方法，采用平行滴液-溶液聚合的方法，将马来酸酐和丙烯酸溶液混合后，随引发剂一起滴加到反应器中合成丙烯酸-马来酸酐共聚物。
丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂的生产方法具体步骤为：
(1)将丙烯酸与马来酸酐按照1:1-5:1质量比，加水溶解，配制成20-30％的溶液备用；
(2)在反应釜中加入水，加入催化剂硫酸亚铁，添加量为单体总质量的25-100ppm，启动搅拌器，以30-40rpm的转速搅拌5-8分钟；同时将反应釜温度升高至80-90℃；
(3)将配制好的丙烯酸与马来酸酐混合溶液滴加到反应釜中，控制好滴加速度，在3-4小时内滴加完毕；同时滴加过硫酸钠和过氧化氢溶液引发剂，其滴加量为单体总质量的4-8％；
(4)滴加完成后，在80-90℃温度下保温30-40分钟。向反应釜通冷却水降温至50-60℃，并在此温度下滴加浓度为40-50％的氢氧化钠溶液至合成物的pH值在7.5-8.0左右后降温出料。
有益效果：与现有技术相比，本发明采用单体与丙烯酸共聚来简化合成步骤，能有效控制聚合物分子量，保证较高的单体转化率，并确保合成出结构均匀的共聚物分散剂，降低了成本；合成后的分散剂分散效果好，制备的涂料分散均匀、稳定性好、用量少。
具体实施方式
实施例1
一种颜料分散剂，由丙烯酸、马来酸酐、催化剂、引发剂和氢氧化钠材料制成。单体丙烯酸30份，马来酸酐的比例为15份，引发剂由过硫酸钠2份，过氧化氢1份，催化剂硫酸亚铁的用量为单体总质量的25ppm。
将一定量的丙烯酸与马来酸酐加水溶解，配制成20％的溶液备用。在反应釜中加入一定量的水，加入催化剂硫酸亚铁，添加量为单体总质量的25ppm，启动搅拌器，以30rpm的转速搅拌5分钟；同时将反应釜温度升高至80℃。将配制好的丙烯酸与马来酸酐混合溶液滴加到反应釜中，控制好滴加速度，在3小时内滴加完毕。同时滴加过硫酸钠和过氧化氢溶液引发剂，其滴加量为单体总质量的4％。滴加完成后，在85℃温度下保温30分钟。向反应釜通冷却水降温至50℃，并在此温度下滴加浓度为40％的氢氧化钠溶液至合成物的pH值在7.5后降温出料。
本发明各种原料纯度为工业纯度，本发明反应时间为3-4小时。
实施例2
一种颜料分散剂，由丙烯酸、马来酸酐、催化剂、引发剂和氢氧化钠材料制成。单体丙烯酸45份，马来酸酐的比例为9份，引发剂由过硫酸钠5份，过氧化氢2份，催化剂硫酸亚铁的用量为单体总质量的90ppm。
将一定量的丙烯酸与马来酸酐加水溶解，配制成30％的溶液备用。在反应釜中加入一定量的水，加入催化剂硫酸亚铁，添加量为单体总质量的90ppm，启动搅拌器，以40rpm的转速搅拌7分钟；同时将反应釜温度升高至92℃。将配制好的丙烯酸与马来酸酐混合溶液滴加到反应釜中，控制好滴加速度，在4小时内滴加完毕。同时滴加过硫酸钠和过氧化氢溶液引发剂，其滴加量为单体总质量的8％。滴加完成后，在92℃温度下保温40分钟。向反应釜通冷却水降温至60℃，并在此温度下滴加浓度为50％的氢氧化钠溶液至合成物的pH值在8.0后降温出料。
实验例：
选取造纸厂常用的聚丙烯钠分散剂作为1#样品，以本申请制得的分散剂作为2#和3#样品，采用同样的颜料分散方法进行瓷土颜料的分散实验，分散剂用量为瓷土总质量的0.08％，具体的检测数据如下：
表1为不同分散剂分散效果的比较：
表1
从表中可以得出：本申请的分散剂分散效果要好于常用的市售聚丙烯酸钠分散剂。

Claims (6)

1.一种丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂，其特征在于：其成分由丙烯酸、马来酸酐、催化剂、引发剂和氢氧化钠制成；所述的单体丙烯酸30-50份，马来酸酐为8-20份，引发剂为过硫酸钠2-5份，过氧化氢1-2份，催化剂硫酸亚铁的用量为单体总质量的25-100ppm。
2.一种采用如权利要求1所述的丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂的生产方法，其特征在于：采用平行滴液-溶液聚合的方法，将马来酸酐和丙烯酸溶液混合后，随引发剂一起滴加到反应器中合成丙烯酸-马来酸酐共聚物。
3.根据权利要求2所述的丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将丙烯酸与马来酸酐按照1:1-5:1质量比，加水溶解，配制成20-30％的溶液备用；
(2)在反应釜中加入水，加入催化剂硫酸亚铁，添加量为单体总质量的25-100ppm，启动搅拌器搅拌；同时将反应釜温度升高至80-90℃；
(3)将配制好的丙烯酸与马来酸酐混合溶液滴加到反应釜中，同时滴加过硫酸钠和过氧化氢溶液引发剂，其滴加量为单体总质量的4-8％；
(4)在80-90℃温度下保温30-40分钟；向反应釜通冷却水降温至50-60℃，并在此温度下滴加氢氧化钠溶液至合成物的pH值在7.5-8.0后降温出料。
4.根据权利要求3所述的丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂的生产方法，其特征在于：步骤(2)中，搅拌器的搅拌转速为30-40rpm，搅拌时间为5-8分钟。
5.根据权利要求3所述的丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂的生产方法，其特征在于：步骤(3)中，滴加时间为3-4小时。
6.根据权利要求3所述的丙烯酸-马来酸酐共聚物颜料分散剂的生产方法，其特征在于：步骤(4)中，所述氢氧化钠浓度为40-50％。
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