CN112358609B - 柠檬酸聚乙二醇单酯及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工技术领域,具体涉及一种柠檬酸聚乙二醇单酯及其制备方法和应用。本发明所涉及到的柠檬酸聚乙二醇单酯,其通过将原料柠檬酸、聚乙二醇、催化剂、阻聚剂在特定的反应条件下制备得到。本发明所提供的柠檬酸聚乙二醇单酯既可以作为分散剂也可以作为改性剂,其能够显著提高丙烯酸聚乙二醇单酯的分散性能,且拓宽丙烯酸聚乙二醇单酯分散剂的应用范围,使其在pH范围为5‑7的悬浮体系中,分散效果均较为稳定。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域,具体涉及一种柠檬酸聚乙二醇单酯及其制备方法和应用。
背景技术
丙烯酸聚乙二醇单酯是一种十分特殊的陶瓷分散剂,其分子结构与传统高分子分散剂类似,具有两个在极性和溶解性上相差很大的基团,且能够耐高温,因此,丙烯酸聚乙二醇单酯作为陶瓷分散剂具有很广阔的应用前景,但是其还是不可避免的存在一些问题,如分散性能不够好,适用的分散体系不够多。因此,如何对丙烯酸聚乙二醇单酯分散剂进行改进,使其分散效果大幅提升、应用范围更加广泛具有重要的意义。
发明内容
基于此,本发明的目的之一在于提供一种柠檬酸聚乙二醇单酯,所述柠檬酸聚乙二醇单酯由柠檬酸和聚乙二醇发生酯化反应得到,其既可以作为分散剂也可以作为丙烯酸聚乙二醇单酯的改性剂,其可以显著改善丙烯酸聚乙二醇单酯的分散性能,同时拓宽其应用范围。
本发明的目的之二在于提供上述柠檬酸聚乙二醇单酯的制备方法,包括以下步骤:将原料柠檬酸、聚乙二醇、催化剂、阻聚剂在120~130℃搅拌反应4~6h,停止加热,即得;其中,柠檬酸与聚乙二醇的摩尔比为(0.8~1.2):1,催化剂的用量为醇酸总质量的0.8~1.2%。
优选地,其制备方法包括以下步骤,将原料柠檬酸、聚乙二醇、催化剂、阻聚剂在120℃搅拌反应6h,停止加热,即得;其中,柠檬酸与聚乙二醇的摩尔比为1.2:1,催化剂的用量为醇酸总质量的1%,所述聚乙二醇选自PEG400和PEG1000中的一种。
本发明的目的之三在于提供一种改善丙烯酸聚乙二醇单酯分散性能的方法,具体为,在丙烯酸聚乙二醇单酯的悬浮体系中添加上述柠檬酸聚乙二醇单酯改性。
其中,所述柠檬酸聚乙二醇单酯与丙烯酸聚乙二醇单酯的质量比为1:(0.25~4)。
优选地,柠檬酸聚乙二醇单酯与丙烯酸聚乙二醇单酯的质量比为1:(1~2.5)。
其中,所述丙烯酸聚乙二醇单酯的制备包括以下步骤:将原料丙烯酸、聚乙二醇、催化剂、阻聚剂在115~135℃搅拌反应3~5h,停止加热,即得;其中,丙烯酸与聚乙二醇的摩尔比为(0.8~1.2):1,催化剂的用量为醇酸总质量的0.5~1.0%。
优选地,所述丙烯酸聚乙二醇单酯的制备包括以下步骤:将原料丙烯酸、聚乙二醇、催化剂、阻聚剂在135℃搅拌反应5h,停止加热,即得;其中,丙烯酸与聚乙二醇的摩尔比为1.2:1,催化剂的用量为醇酸总质量的0.5%,所述聚乙二醇为PEG800。
作为本发明的一种实施方式,所述催化剂为对甲苯磺酸,所述阻聚剂为对苯二酚。
作为本发明的一种实施方式,所述阻聚剂的用量为醇酸总质量的0.3~0.7%。
本发明的目的之四在于提供上述柠檬酸聚乙二醇单酯在陶瓷制备中的应用。
本发明所提供的柠檬酸聚乙二醇单酯既可以作为分散剂也可以作为改性剂,其能够显著提高丙烯酸聚乙二醇单酯的分散性能,且拓宽丙烯酸聚乙二醇单酯分散剂的应用范围,使其在pH范围为5-7的悬浮体系中,分散效果均较为稳定;将柠檬酸聚乙二醇单酯作为改性剂和丙烯酸聚乙二醇单酯分散剂同时应用到陶瓷制备中时,可以提高丙烯酸聚乙二醇单酯润湿颗粒的效率,同时大大减少达到合格颗粒细度的研磨时间,使得悬浮体系分散均匀,稳定性好,悬浮体系的相关性能大大得到改良。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1
S1,丙烯酸聚乙二醇单酯的制备:以对甲苯磺酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂、甲苯为带水剂、丙烯酸与PEG800的摩尔比为1.2:1,对甲苯磺酸的用量为醇酸总质量的0.5%,对苯二酚的用量为醇酸总质量的0.5%,甲苯的体积用量为总反应体系的一半,将上述原料加入到装有温度计、搅拌器、分水器和冷凝管的三口烧瓶中,在135℃搅拌反应5h后,停止加热,结束反应,检测并计算其沉降体积百分数。
S2,柠檬酸聚乙二醇单酯的制备:以对甲苯磺酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂、甲苯为带水剂,柠檬酸与PEG1000的摩尔比为1.2:1,对甲苯磺酸的用量为醇酸总质量的1%,对苯二酚的用量为醇酸总质量的0.5%,甲苯的体积用量为总反应体系的一半,将上述原料加入到装有温度计、搅拌器、分水器和冷凝管的三口烧瓶中,在120℃搅拌反应6h,停止加热、结束反应,检测并计算其沉降体积百分数。
实施例2
S1,丙烯酸聚乙二醇单酯的制备:以对甲苯磺酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂、甲苯为带水剂、丙烯酸与PEG800的摩尔比为1.2:1,对甲苯磺酸的用量为醇酸总质量的0.5%,对苯二酚的用量为醇酸总质量的0.5%,甲苯的体积用量为总反应体系的一半,将上述原料加入到装有温度计、搅拌器、分水器和冷凝管的三口烧瓶中,在135℃搅拌反应5h后,停止加热,结束反应,检测并计算其沉降体积百分数。
S2,柠檬酸聚乙二醇单酯的制备:以对甲苯磺酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂、甲苯为带水剂,柠檬酸与PEG400的摩尔比为1.2:1,对甲苯磺酸的用量为醇酸总质量的1%,对苯二酚的用量为醇酸总质量的0.5%,甲苯的体积用量为总反应体系的一半,将上述原料加入到装有温度计、搅拌器、分水器和冷凝管的三口烧瓶中,在120℃搅拌反应6h,停止加热、结束反应,检测并计算其沉降体积百分数。
实施例3
S1,丙烯酸聚乙二醇单酯的制备:以对甲苯磺酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂、甲苯为带水剂、丙烯酸与PEG400的摩尔比为1.2:1,对甲苯磺酸的用量为醇酸总质量的1.5%,对苯二酚的用量为醇酸总质量的0.5%,甲苯的体积用量为总反应体系的一半,将上述原料加入到装有温度计、搅拌器、分水器和冷凝管的三口烧瓶中,在125℃搅拌反应5h后,停止加热,结束反应,检测并计算其沉降体积百分数。
S2,柠檬酸聚乙二醇单酯的制备:以对甲苯磺酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂、甲苯为带水剂,柠檬酸与PEG400的摩尔比为1.2:1,对甲苯磺酸的用量为醇酸总质量的1.2%,对苯二酚的用量为醇酸总质量的0.5%,甲苯的体积用量为总反应体系的一半,将上述原料加入到装有温度计、搅拌器、分水器和冷凝管的三口烧瓶中,在125℃搅拌反应6h,停止加热、结束反应,检测并计算其沉降体积百分数。
实施例4
S1,丙烯酸聚乙二醇单酯的制备:以对甲苯磺酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂、甲苯为带水剂、丙烯酸与PEG400的摩尔比为1.2:1,对甲苯磺酸的用量为醇酸总质量的1.5%,对苯二酚的用量为醇酸总质量的0.5%,甲苯的体积用量为总反应体系的一半,将上述原料加入到装有温度计、搅拌器、分水器和冷凝管的三口烧瓶中,在135℃搅拌反应3h后,停止加热,结束反应,检测并计算其沉降体积百分数。
S2,柠檬酸聚乙二醇单酯的制备:以对甲苯磺酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂、甲苯为带水剂,柠檬酸与PEG400的摩尔比为1.2:1,对甲苯磺酸的用量为醇酸总质量的0.8%,对苯二酚的用量为醇酸总质量的0.5%,甲苯的体积用量为总反应体系的一半,将上述原料加入到装有温度计、搅拌器、分水器和冷凝管的三口烧瓶中,在120℃搅拌反应4h,停止加热、结束反应,检测并计算其沉降体积百分数。
对比例1
S1,丙烯酸聚乙二醇单酯的制备:以对甲苯磺酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂、甲苯为带水剂、丙烯酸与PEG800的摩尔比为1.2:1,对甲苯磺酸的用量为醇酸总质量的0.5%,对苯二酚的用量为醇酸总质量的0.5%,甲苯的体积用量为总反应体系的一半,将上述原料加入到装有温度计、搅拌器、分水器和冷凝管的三口烧瓶中,在135℃搅拌反应5h后,停止加热,结束反应,检测并计算其沉降体积百分数。
S2,检测并计算柠檬酸的沉降体积百分数;
结果分析
(1)将实施例1-4步骤S1中的产物命名为X,步骤S2中的产物命名为Y,在250ml的烧杯中依次加入10g Al2O3、50ml去离子水以及相应比例的分散剂改性剂(总质量分数为0.1%,即0.6g),机械搅拌1h,取上层悬浮液40ml于50ml的量筒中,静置24h,记录上层清液体积V1,沉降体积V2以及中间悬浮液体积V3,计算沉降体积百分比V’,其中
表1实施例1-4、对比例1中制备得到的分散剂的沉降效果
(2)将实施例1中制备得到的柠檬酸聚乙二醇单酯和丙烯酸聚乙二醇单酯按照3:2的比例使用,对其在不同pH悬浮液中的分散性能进行评价,具体评价方法如下,检测结果如下表2所示:
分散性能评价方法:在250ml的烧杯中依次加入10g Al2O3、50ml去离子水以及0.6g分散剂,依次调价分散体系的pH为2、3、4、5、6、7、8、9、10,机械搅拌1h,取上层悬浮液40ml于50ml的量筒中,静置24h,记录上层清液体积V1,沉降体积V2以及中间悬浮液体积V3,计算沉降体积百分比V’,其中
表2加入了改性剂的丙烯酸聚乙二醇单酯的适用范围的研究
由上可知:柠檬酸聚乙二醇单酯可以改善丙烯酸聚乙二醇单酯的分散性能,当柠檬酸聚乙二醇单酯与丙烯酸聚乙二醇单酯的质量比为1:(0.25~4)时,同时添加有柠檬酸聚乙二醇单酯和丙烯酸聚乙二醇单酯的分散体系相对于单独添加丙烯酸聚乙二醇单酯的分散体系其沉降体积百分数能显著下降,其中,当柠檬酸聚乙二醇单酯与丙烯酸聚乙二醇单酯的质量比为1:(1~2.5)时,同时添加有柠檬酸聚乙二醇单酯和丙烯酸聚乙二醇单酯的分散体系相对于单独添加丙烯酸聚乙二醇单酯的分散体系其沉降体积百分数能下降1.3~2.5倍。
发明人继续进行对添加了柠檬酸聚乙二醇单酯的丙烯酸聚乙二醇单酯分散体系在不同的pH条件下进行实验研究,发现其在pH5-7的范围内均能保持较佳的分散性能,说明柠檬酸聚乙二醇单酯不但可以改善丙烯酸聚乙二醇单酯分散剂的分散性能,还能够拓宽其应用范围,使其在pH5-7的悬浮体系中,均能保持较稳定的分散效果。
另外,发明人经过大量的实验研究发现:在柠檬酸聚乙二醇单酯的制备过程中,控制柠檬酸与聚乙二醇的摩尔比为(0.8~1.2):1,阻聚剂的用量为醇酸总质量的0.3~0.7%,同时添加适量的带水剂,当控制反应温度为120~130℃,反应时间为4~6h,催化剂的用量为醇酸总质量的0.8~1.2%时,制备得到的柠檬酸聚乙二醇单酯其沉降体积百分数不大于27%;当控制反应温度为120℃,反应时间为6h,聚乙二醇采用PEG400或PEG1000时,催化剂对甲苯磺酸的用量为醇酸总质量的1%,带水剂的体积用量占整个反应体系的一半时,制备得到的柠檬酸聚乙二醇单酯其沉降体积百分数可以控制在15%以下;
在丙烯酸聚乙二醇单酯的制备过程中,控制丙烯酸与聚乙二醇的摩尔比为(0.8~1.2):1,阻聚剂的用量为醇酸总质量的0.3~0.7%,同时添加适量的带水剂,当控制反应温度为115~135℃,反应时间为3~5h,催化剂的用量为醇酸总质量的0.5~1.5%时,其制备得到的丙烯酸聚乙二醇单酯单独作为分散剂时,其沉降体积百分数不大于35%;当控制反应温度为135℃,反应时间为5h,催化剂的用量为醇酸总质量的0.5%,聚乙二醇采用PEG800时,其制备得到的丙烯酸聚乙二醇单酯单独作为分散剂时,其沉降体积百分数可以控制在12%以下;
当制备得到的沉降效果较优的柠檬酸聚义二醇单酯与沉降效果较优的丙烯酸聚乙二醇单酯以2:3的比例配合使用时,在中性的悬浮体系中,其沉降体积百分数仅为5.3%,分散效果极佳。
发明人团队将上述柠檬酸聚乙二醇单酯作为改性剂、丙烯酸聚乙二醇单酯作为分散剂应用到陶瓷制备中,发现其不仅可以提高丙烯酸聚乙二醇单酯润湿颗粒的效率,而且能够大大减少达到合格颗粒细度的研磨时间,其制备得到的悬浮体系分散均匀性和稳定性均优于其他分散剂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种改善丙烯酸聚乙二醇单酯分散性能的方法,其特征在于,在丙烯酸聚乙二醇单酯的悬浮体系中添加柠檬酸聚乙二醇单酯,所述柠檬酸聚乙二醇单酯与丙烯酸聚乙二醇单酯的质量比为1:(0.25~4)。
2.根据权利要求1所述的改善丙烯酸聚乙二醇单酯分散性能的方法,其特征在于,所述柠檬酸聚乙二醇单酯与丙烯酸聚乙二醇单酯的质量比为1:(1~2.5)。
3.根据权利要求1所述的改善丙烯酸聚乙二醇单酯分散性能的方法,其特征在于,所述丙烯酸聚乙二醇单酯的制备包括以下步骤:将原料丙烯酸、聚乙二醇、催化剂、阻聚剂在115~135℃搅拌反应3~5h,停止加热,即得;
其中,丙烯酸与聚乙二醇的摩尔比为(0.8~1.2):1,催化剂的用量为醇酸总质量的0.5~1.5%。
4.根据权利要求3所述的改善丙烯酸聚乙二醇单酯分散性能的方法,其特征在于,所述丙烯酸聚乙二醇单酯的制备包括以下步骤:将原料丙烯酸、聚乙二醇、催化剂、阻聚剂在135℃搅拌反应5h,停止加热,即得;
其中,丙烯酸与聚乙二醇的摩尔比为1.2:1,催化剂的用量为醇酸总质量的0.5%,所述聚乙二醇为PEG800。
5.根据权利要求3~4任一项所述的改善丙烯酸聚乙二醇单酯分散性能的方法,其特征在于,所述阻聚剂的用量为醇酸总质量的0.3~0.7%。
6.根据权利要求1所述的改善丙烯酸聚乙二醇单酯分散性能的方法,其特征在于,所述柠檬酸聚乙二醇单酯由柠檬酸和聚乙二醇发生酯化反应得到。
7.根据权利要求6所述的改善丙烯酸聚乙二醇单酯分散性能的方法,其特征在于,所述的柠檬酸聚乙二醇单酯的制备包括以下步骤:将原料柠檬酸、聚乙二醇、催化剂、阻聚剂在120~130℃搅拌反应4~6h,停止加热,即得;
其中,柠檬酸与聚乙二醇的摩尔比为(0.8~1.2):1,催化剂的用量为醇酸总质量的0.8~1.2%。
8.根据权利要求7所述的改善丙烯酸聚乙二醇单酯分散性能的方法,其特征在于,所述的柠檬酸聚乙二醇单酯的制备包括以下步骤:将原料柠檬酸、聚乙二醇、催化剂、阻聚剂在120℃搅拌反应6h,停止加热,即得;
其中,柠檬酸与聚乙二醇的摩尔比为1.2:1,催化剂的用量为醇酸总质量的1%,所述聚乙二醇选自PEG400和PEG1000中的一种。
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GR01 | Patent grant | ||
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