CN109957070B - 一种环境友好型分散剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环境友好型分散剂的制备方法，包括如下步骤：将单体、生物基物质、还原剂、引发剂和水混合进行自由基聚合反应得到所述环境友好型分散剂。本发明将特定的生物基物质引入到反应体系中，通过接枝聚合使生物分子进入分散剂聚合物链。这些生物分子属于天然高分子或其衍生物，这些片段的存在使得此种分散剂具有更好的生物相容性和可降解性。同时这些生物分子片段与聚丙烯酸钠的协同作用，使得此种分散剂具有更好的研磨分散性能，用于碳酸钙等颜料或填料的研磨，使所得浆料粘度低、返粘慢，浆料粘度稳定性好，粒径细。相比于传统分散剂具有明显的优势和更广阔的应用前景。

Description

一种环境友好型分散剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及分散剂制备领域，具体涉及采用生物基材料改性的分散剂及其制备方法。
背景技术
分散剂是碳酸钙等颜料或填料研磨和涂料分散中的一种重要助剂，可以提高研磨效率，提高粒径、改善粘度，提高浆料和涂料的稳定性，改善纸的平滑度、白度、油墨吸收性、表面强度、涂布光泽度、印刷光泽度等各种性能。低分子量聚丙烯酸钠水溶液以其优异的分散性能成为了这一领域的主要用品。但是目前聚丙烯酸钠型分散剂的主要原料丙烯酸是石油基原料，石油具有不可再生性，纯的聚丙烯酸钠在自然界的生物降解速度也比较慢，因此寻求环保型的替代品，用以部分或完全替代也是目前的研究热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境友好型分散剂及其制备方法，以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的：
一种环境友好型分散剂的制备方法，包括如下步骤：将单体、生物基物质、还原剂、引发剂和水混合进行自由基聚合反应得到所述环境友好型分散剂。
作为优选的技术方案，各组分的重量份数如下：
Figure BDA0001507242290000011
水的用量没有特别限定，本领域技术人员应能根据各组分的分散混合情况、乳液聚合的充分性以及最终产品的固含量需要进行调节。优选的，水的用量为15-30份。
作为优选的技术方案，所述单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸中的一种或一种以上。
作为优选的技术方案，所述引发剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、偶氮类引发剂和过碳酸盐中的一种或一种以上。
作为优选的技术方案，所述还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钾、硫代硫酸钠、N，N二甲基苯胺、酒石酸、吊白块、硫酸亚铁、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、氯化亚铁、四乙烯亚胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、焦磷酸亚铁、焦磷酸钠、亚磷酸钠、六偏磷酸钠、次亚磷酸钠、磷酸二氢钠、甲胺、乙胺、葡萄糖、果糖、维生素C、氨基酸中的一种或一种以上。
作为优选的技术方案，所述生物基物质为天然高分子或其衍生物，进一步的，可选自葡萄糖、果糖、麦芽糖、可溶性多糖、糊精、羟乙基壳聚糖、羧甲基壳聚糖、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素及这些物质的改性产物的一种或一种以上。优选羧甲基壳聚糖、麦芽糊精、麦芽糖。
进一步的，本发明环境友好型分散剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将还原剂、生物基物质、一部分单体和水混合后加热到60-110℃，得到混合液A；
步骤二，将引发剂配成水溶液；
步骤三，将引发剂水溶液和剩余单体加入混合液A中，进行自由基聚合反应；
步骤四，反应结束后，用碱性物质调节反应产物的pH值至5-9，得到所述环境友好型分散剂。
作为优选的技术方案，步骤二中，引发剂配成15-30wt％的水溶液。
作为优选的技术方案，步骤三中，将引发剂水溶液和剩余单体在3-10小时内加入到混合液A中，加完后继续反应0.5-2小时。
步骤四中的碱性物质可以选用本领域常规的碱，例如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸钾等，优选的，所述碱性物质为氢氧化钠溶液。
本发明通过选取适当的天然高分子及其改性和降解产物，添加到分散剂的反应体系中。在反应过程中降低体系粘度，使得反应的控制性更好，产物分子量合适且更容易控制，分子量分布更窄。同时这些生物分子片段与聚丙烯酸钠的协同作用，使得此种分散剂具有更好的研磨分散性能，用于碳酸钙等颜料或填料的研磨使所得浆料粘度低、返粘慢，浆料粘度稳定性好，粒径细。同时这些物质(含有羧基、羟基、氨基等)的存在还可以提高产品的抗盐性。这些生物分子属于天然高分子或其衍生物，这些片段的存在使得此种分散剂具有更好的生物相容性和可降解性。这些生物基原料的加入也降低了生产成本。因此这是一种环境友好的高性能分散剂。相比于传统分散剂具有明显的优势和更广阔的应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。
实施例1：
取1.5g的过硫酸钠并配制成20％的水溶液。在四口烧瓶中加入100g水，6g亚硫酸氢钠，100g丙烯酸(中和后)和20g羧甲基壳聚糖，搅拌溶解混合均匀。将釜底料加热至70℃，搅拌下开始滴加过硫酸钠水溶液和另外100g丙烯酸。控制滴加时间为3h，尽量保持同时滴加完毕。滴加完后，继续保温反应1.5h。降至室温用150g氢氧化钠溶液(32％)将溶液ph值调节至6.88。固含量调为40％，搅拌均匀后出料，既得产品。
实施例2
取1.5g的过硫酸钠并配制成20％的水溶液。在四口烧瓶中加入100g水，6g亚硫酸氢钠，100g丙烯酸(中和后)和20g麦芽糖，搅拌溶解混合均匀。将釜底料加热至70℃，搅拌下开始滴加过硫酸钠水溶液和另外100g丙烯酸。控制滴加时间为3h，尽量保持同时滴加完毕。滴加完后，继续保温反应1.5h。降至室温用氢氧化钠溶液(32％)将溶液ph值调节至7.33。固含量调为40％，搅拌均匀后出料，既得产品。
实施例3
取1.5g的过硫酸钠并配制成20％的水溶液。在四口烧瓶中加入100g水，6g亚硫酸氢钠，100g丙烯酸(中和后)和20g麦芽糊精，搅拌溶解混合均匀。将釜底料加热至70℃，搅拌下开始滴加过硫酸钠水溶液和另外100g丙烯酸。控制滴加时间为3h，尽量保持同时滴加完毕。滴加完后，继续保温反应1.5h。降至室温用氢氧化钠溶液(32％)将溶液ph值调节至6.97。固含量调为40％，搅拌均匀后出料，既得产品。
对比例：
采用传统溶液聚合法：称取200g丙烯酸，称取1.5g过硫酸钠配制成20％的水溶液备用。在四口烧瓶中加入100g水，6g亚硫酸氢钠，搅拌溶解。升温至70℃，搅拌下开始滴加丙烯酸和引发剂。控制滴加时间为2h，尽量保持同时滴加完毕。滴加完后，继续保温反应0.5h。降至室温用氢氧化钠将溶液ph值调节至7.23。固含量调为40％，搅拌均匀后出料，既得产品。
各实施例和对比例的基本指标如表1所示：
表1产品指标
样品编号 固含量％ 粘度 pH 外观
实施例1 40.35 230 6.88 黄色透明粘稠液体
实施例2 39.96 160 7.33 黄色透明粘稠液体
实施例3 40.56 183 6.97 黄色透明粘稠液体
对比例 40.08 332 7.23 淡黄色透明粘稠液体
应用实施例
取各实施例和对比例的分散剂进行如下应用实验：在15L的研磨罐中加入2.5kg水，200g分散剂，搅拌均匀。加入7.5kg重质碳酸钙粉料，设定研磨转速为500rpm，研磨2.5h后出料。经粒径仪测试显示小于2um的碳酸钙颗粒重量含量大98％以上。加水调固含量至75％，测试运动粘度，1h后粘度和24h静止粘度。其结果见表2所示：
表2产品应用指标
Figure BDA0001507242290000041
Figure BDA0001507242290000051
注：粘度均为25℃时的粘度。
从上述应用结果可以看出：使用本发明实施例制备的分散剂1h粘度和24h静止粘度均低于对比样品，性能明显优于常规分散剂。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种环境友好型分散剂在碳酸钙研磨中的用途，其特征在于，所述分散剂的制备方法 包括如下步骤：将单体、生物基物质、还原剂、引发剂和水混合进行自由基聚合反应得到所述环境友好型分散剂；所述单体为丙烯酸，所述生物基物质为羧甲基壳聚糖，各组分的重量份数如下：单体30-65份、引发剂0.3-2份、还原剂1-5份、生物基物质3-20份、水适量。
2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、偶氮类引发剂和过碳酸盐中的一种或一种以上。
3.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钾、硫代硫酸钠、N，N二甲基苯胺、酒石酸、吊白块、硫酸亚铁、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、氯化亚铁、四乙烯亚胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、焦磷酸亚铁、焦磷酸钠、亚磷酸钠、次亚磷酸钠、甲胺、乙胺、葡萄糖、果糖、维生素C、氨基酸中的一种或一种以上。
4.如权利要求1-3任一项所述的用途，其特征在于，所述分散剂的制备方法 包括如下步骤：
步骤一，将还原剂、生物基物质、一部分单体和水混合后加热到60-110℃，得到混合液A；
步骤二，将引发剂配成水溶液；
步骤三，将引发剂水溶液和剩余单体加入混合液A中，进行自由基聚合反应；
步骤四，反应结束后，用碱性物质调节反应产物的pH值至5-9，得到所述环境友好型分散剂。
5.如权利要求4所述的用途，其特征在于，步骤三中，将引发剂水溶液和剩余单体在3-10小时内加入到混合液A中，加完后继续反应0.5-2小时。
6.如权利要求4所述的用途，其特征在于，步骤二中，引发剂配成15-30wt%的水溶液，所述碱性物质为氢氧化钠溶液。
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