CN111454398A - 一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂及其制备方法：以1,3,5‑苯三甲醇为中心核，采用先核后臂法与甲基丙烯酸、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酰胺、衣康酸钠进行接枝共聚，合成非对称性三臂星形支化聚合物；所述星型聚合物由以下摩尔百分比原料反应制出：1,3,5‑苯三甲醇5‑6％、甲基丙烯酸10‑15％、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸6‑12％、丙烯酰胺20‑25％、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺12‑16％、催化剂0.3‑0.7％、偶氮二异丁基脒盐酸盐0.5‑1％、氧化剂0.1‑0.5％、还原剂0.1‑0.3％、余量为水。本发明以1,3,5‑苯三甲醇作为支化端点，与甲基丙烯酸、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸进行酯化，再与丙烯酰胺、衣康酸钠接枝共聚，制出星形支化聚合物，分子量高，易溶解，分散性好。

Description

一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子化学聚合反应领域，还涉及造纸分散剂领域，具体涉及一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂及其制备方法。

背景技术

在抄纸过程中，由于纸浆中的纸纤维和填料等具有疏水性，易絮凝成团，需要加入造纸分散剂增加纸浆的粘度，促进纤维素和填料均匀分散，改善纸张的平滑度、柔软度及强度。目前，造纸分散剂多为水溶性高聚物，主要包括聚羧酸盐类、聚氧化乙醚类、聚丙烯酰胺类。聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺单体经自由基引发聚合而成的线性高分子聚合物，其分子量越高，粘度也越高，但聚丙烯酰胺长链分子间的相互缠结点数目也越多，溶解性也越差。衣康酸是含有双羧基和碳碳双键的有机酸，溶于水、乙醇，利用衣康酸盐改性聚丙烯酰胺，可明显改善聚丙烯酰胺的溶解性能。

星形聚合物是从中心核处延伸出三条及三条以上的枝状辐射链，相比于线性聚合物，其特有的放射型空间结构明显提高了物理交联密度，使其能与细小微粒紧密架桥。随着聚丙烯酰胺在工业中的广泛应用，具有星型结构的聚丙烯酰胺已逐渐成为高分子化学领域一个研究热点，如申请号为CN201710992475.7的专利，公开一种星型聚丙烯酰胺共聚物及其制备方法和钻井液；如申请号为CN201410075763.2的专利，公开一种杂臂星型聚丙烯酰胺的制备方法及应用；如申请号为CN201110165721.4的专利，公开一种星型聚丙烯酰胺类聚合物；如申请号为CN201210060535.9的专利，公开一种树核星形阳离子聚丙烯酰胺的制备方法；如申请号为CN201510001812.2的专利，公开一种用于压裂液的星形抗剪切聚丙烯酰胺及其制备方法；但以1,3,5-苯三甲醇作为支化端点的星形丙烯酰胺-衣康酸钠共聚物造纸分散剂尚未有文献和专利报道。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂及其制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂：以1,3,5-苯三甲醇为中心核，采用先核后臂法与甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、衣康酸钠进行接枝共聚，合成非对称性三臂星形支化聚合物；

所述星型聚合物由以下摩尔百分比原料反应制出：

优选的是，所述催化剂由4-二甲氨基吡啶、辛酸亚锡、二环己基碳二亚胺、四氢呋喃按1:0.3:0.5:2的质量比混合而成。

优选的是，所述氧化剂包括过硫酸铵、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢、过硫酸钾中的一种或多种。

优选的是，所述还原剂包括亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钾中的一种或多种。

一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将1,3,5-苯三甲醇、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶解于水中，加入催化剂，70-80℃水浴搅拌2-3h，进行酯化反应，得反应液；

S2：向反应液中加入丙烯酰胺、衣康酸钠，分散均匀并通氮驱氧，待反应体系中氧含量≤0.2％时，加入偶氮二异丁基脒盐酸盐、氧化剂、还原剂引发聚合反应，控制聚合反应温度为45-70℃，反应时间为4-6h,经无水乙醇洗涤、粉碎、干燥后，得所述粉状速溶造纸分散剂。

本发明的有益效果：

本发明首次以1,3,5-苯三甲醇作为支化端点，与甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸进行酯化，再与丙烯酰胺、衣康酸钠接枝共聚，制备出非对称性三臂星形支化聚合物，相比于线型聚合物，相对分子量更高，但分子链间缠结点数目却更少，明显提高了产品的溶解性，此外，衣康酸是含有双羧基和碳碳双键的有机酸，溶于水、乙醇，在聚合物中引入衣康酸钠链段，进一步提高聚合物分散剂的溶解性能，同时，星形放射状游动分子链及分子链上的侧基提供了大量物理交联点，能高效捕捉细小纤维，并与其缔合成排列有序的片状分子，从而达到长时间稳定分散的效果。

附图说明

图1为本发明速溶星形支化聚合物造纸分散剂的制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂，由以下摩尔百分比原料反应制出：1,3,5-苯三甲醇5％、甲基丙烯酸10％、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸6％、丙烯酰胺20％、衣康酸钠12％、催化剂0.3％、偶氮二异丁基脒盐酸盐0.5％、过硫酸铵0.1％、亚硫酸钠0.1％、水46％；

所述催化剂由4-二甲氨基吡啶、辛酸亚锡、二环己基碳二亚胺、四氢呋喃按1:0.3:0.5:2的质量比混合而成。

一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将1,3,5-苯三甲醇、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶解于水中，加入催化剂，70℃水浴搅拌2h，进行酯化反应，得反应液；

S2：向反应液中加入丙烯酰胺、衣康酸钠，分散均匀并通氮驱氧，待反应体系中氧含量≤0.2％时，加入偶氮二异丁基脒盐酸盐、氧化剂、还原剂引发聚合反应，控制聚合反应温度为45℃，反应时间为4h,经无水乙醇洗涤、粉碎、干燥后，得所述粉状速溶造纸分散剂。

实施例2

一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂，由以下摩尔百分比原料反应制出：1,3,5-苯三甲醇5.5％、甲基丙烯酸12％、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸9％、丙烯酰胺22.5％、衣康酸钠14％、催化剂0.5％、偶氮二异丁基脒盐酸盐1％、过氧化二碳酸二异丙酯0.3％、亚硫酸氢钠0.2％、水35％；

所述催化剂由4-二甲氨基吡啶、辛酸亚锡、二环己基碳二亚胺、四氢呋喃按1:0.3:0.5:2的质量比混合而成。

一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将1,3,5-苯三甲醇、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶解于水中，加入催化剂，75℃水浴搅拌2.5h，进行酯化反应，得反应液；

S2：向反应液中加入丙烯酰胺、衣康酸钠，分散均匀并通氮驱氧，待反应体系中氧含量≤0.2％时，加入偶氮二异丁基脒盐酸盐、氧化剂、还原剂引发聚合反应，控制聚合反应温度为58℃，反应时间为5h,经无水乙醇洗涤、粉碎、干燥后，得所述粉状速溶造纸分散剂。

实施例3

一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂，由以下摩尔百分比原料反应制出：1,3,5-苯三甲醇6％、甲基丙烯酸15％、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12％、丙烯酰胺25％、衣康酸钠16％、催化剂0.7％、偶氮二异丁基脒盐酸盐1％、过硫酸钾0.5％、硫代硫酸钠0.3％、水23.5％；

所述催化剂由4-二甲氨基吡啶、辛酸亚锡、二环己基碳二亚胺、四氢呋喃按1:0.3:0.5:2的质量比混合而成。

一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将1,3,5-苯三甲醇、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶解于水中，加入催化剂70-80℃水浴搅拌3h，进行酯化反应，得反应液；

S2：向反应液中加入丙烯酰胺、衣康酸钠，分散均匀并通氮驱氧，待反应体系中氧含量≤0.2％时，加入偶氮二异丁基脒盐酸盐、氧化剂、还原剂引发聚合反应，控制聚合反应温度为70℃，反应时间为6h,经无水乙醇洗涤、粉碎、干燥后，得所述粉状速溶造纸分散剂。

对实施例1-3制备出造纸分散剂进行性能测试，测试结果如下表所示：

由上表可知，本发明生产的造纸分散剂分子量高达1600万以上，聚合度高，溶解速度快，便于使用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (5)

1.一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂，其特征在于：以1,3,5-苯三甲醇为中心核，采用先核后臂法与甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、衣康酸钠进行接枝共聚，合成非对称性三臂星形支化聚合物；

所述星型聚合物由以下摩尔百分比原料反应制出：

2.根据权利要求1所述一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂，其特征在于，所述催化剂由4-二甲氨基吡啶、辛酸亚锡、二环己基碳二亚胺、四氢呋喃按1:0.3:0.5:2的质量比混合而成。

3.根据权利要求1所述一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂，其特征在于，所述氧化剂包括过硫酸铵、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢、过硫酸钾中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂，其特征在于，所述还原剂包括亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钾中的一种或多种。

5.一种速溶星形支化聚合物造纸分散剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将1,3,5-苯三甲醇、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶解于水中，加入催化剂，70-80℃水浴搅拌2-3h，进行酯化反应，得反应液；

S2：向反应液中加入丙烯酰胺、衣康酸钠，分散均匀并通氮驱氧，待反应体系中氧含量≤0.2％时，加入偶氮二异丁基脒盐酸盐、氧化剂、还原剂引发聚合反应，控制聚合反应温度为45-70℃，反应时间为4-6h,经无水乙醇洗涤、粉碎、干燥后，得所述粉状速溶造纸分散剂。

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