CN115073637A - 一种含有多种反离子的聚丙烯酸系分散剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含有多种反离子的聚丙烯酸系分散剂的制备方法，包括以下步骤：首先将单体、还原剂、引发剂和水混合进行自由基聚合反应得到中间体，然后选取至少两种含不同阳离子的碱中和剂进行中和，获得所述含有多种反离子的聚丙烯酸系分散剂。本发明采用多种中和剂按照一定的配比进行实验，制备出了效果更好的分散剂，大大降低了企业成本，在使用量大幅度降低的情况下分散效果依然很好，大幅度降低了重钙浆料的生产成本。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
技术领域
本发明涉及分散剂制备技术领域，尤其涉及一种含有多种反离子的聚丙烯酸系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。乙烯基酸的聚合物钠盐在这一领域应用较多，其中低分子量聚丙烯酸钠水溶液是这一领域的主要用品。但目前分散剂的主要原料是石油基原料，石油具有不可再生性，因此原料成本日益增高，且用量较大对环境也有很多负面的影响，企业的经营压力也日益增大，且单一钠离子作为反离子仍然存在一定的问题，如电荷量低，结构单一，稳定性稍差的特点。因此开发出用量更少，效果更好的分散剂产品迫在眉睫。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种含有多种反离子的聚丙烯酸系分散剂及其制备方法，解决现有技术存在的上述技术问题。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种含有多种反离子的聚丙烯酸系分散剂的制备方法，包括以下步骤：首先将单体、还原剂、引发剂和水混合进行自由基聚合反应得到中间体，然后选取至少两种含不同阳离子的碱中和剂进行中和，获得所述含有多种反离子的聚丙烯酸系分散剂。
所述碱中和剂可以选用本领域常规的碱类物质，包括但不限于氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钾、碳酸钠、氨水、有机胺等。
可选择的碱中和剂组合例如但不限于：氢氧化钠和氢氧化镁，氢氧化钙和氢氧化钠，氨水和氢氧化钠，乙胺和氢氧化镁，氢氧化钠、氢氧化镁和氢氧化钙等。在上述组合中，任何一种碱中和剂的摩尔用量不低于碱中和剂总量的5％，优选不低于10％，更优选不低于20％。例如但不限于：氢氧化钠和氢氧化镁按照摩尔比1:1复配，氢氧化钙和氢氧化钠按照摩尔比1:3复配。
发明人意外的发现，当选择两种或者两种以上含有不同阳离子的碱中和剂对上述原料自由基聚合后得到的中间体进行中和，得到的聚丙烯酸系分散剂含有两种或多种不同种类和配比的反离子的聚丙烯酸系分散剂，与加入单一碱中和剂相比，出乎意料的大幅降低分散体系的粘度，以及提高分散体系的粘度稳定性。具体机理不十分清楚，可能是由于此种分散剂具备不同半径和电荷的反离子的，使静电斥力增大；另外某些阳离子，例如铵根离子能改变空间位阻，这就使得分散剂显示出更加优异的性能。发明人依据上述发现完成本发明。
进一步的，所述含有多种反离子的聚丙烯酸系分散剂的制备方法，包括如下步骤：
S1，将引发剂和还原剂分别配成水溶液，称量好单体备用；
S2，将引发剂水溶液、还原剂水溶液和单体分别滴加入釜底水中，进行自由基聚合反应；
S3，反应结束后，用至少两种含不同阳离子的碱中和剂调节反应产物的pH值至5-9，得到所述分散剂。
作为优选的技术方案，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、碱中和剂50-105份、水适量。
所述单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、丙烯腈、马来酸酐、衣康酸、丙烯酸丁酯中的至少一种。
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、偶氮类引发剂中的至少一种。
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、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、氯化亚铁、四乙烯亚胺、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、维生素C中的至少一种。
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、溶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。
优选的，步骤S1中，引发剂配成15-30wt％的水溶液。
优选的，步骤S2中，各原料的滴加时间为2-6小时，滴加完后继续反应0.5-2小时，反应温度控制在85-100℃之间。
本发明采用多种碱中和剂按照一定的配比进行实验，制备出了效果更好的分散剂，大大降低了企业成本，在使用量大幅度降低的情况下分散效果依然很好，大幅度降低了重钙浆料的生产成本。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
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，但不用来限制本发明的范围，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本发明中的仪器或原料未注明生产厂商的，均为常规商业化仪器或原料。
本发明实施例中涉及的检测指标如未提及，均采用本领域常规检测方法进行检测。
实施例1
取1.8g的过硫酸钠配制成15％的水溶液，6g亚硫酸氢钠配制成20％的水溶液，在1升四口烧瓶中加入90g水，将釜底料加热至90℃，搅拌下开始滴加过引发剂、还原剂和200g丙烯酸单体。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1h。降至室温用氢氧化钠和氢氧化镁按照摩尔比1:1的比例中和，将pH值调节至合格(6.96)。固含量调为30％，搅拌均匀后出料，既得产品。
实施例2
取1.8g的过硫酸钠配制成15％的水溶液，6g亚硫酸氢钠配制成20％的水溶液，在1升四口烧瓶中加入90g水，将釜底料加热至90℃，搅拌下开始滴加过引发剂、还原剂和200g丙烯酸单体。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1h。降至室温用氢氧化钙和氢氧化钠按照摩尔比1:3的比例中和，将pH值调节至合格(7.03)。固含量调为30％，搅拌均匀后出料，既得产品。
实施例3
取1.8g的过硫酸钠配制成15％的水溶液，6g亚硫酸氢钠配制成20％的水溶液，在1升四口烧瓶中加入90g水，将釜底料加热至90℃，搅拌下开始滴加过引发剂、还原剂和200g丙烯酸单体。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1h。降至室温用氨水和氢氧化钠按照摩尔比1:3的比例中和，将pH值调节至合格(6.85)。固含量调为30％，搅拌均匀后出料，既得产品。
实施例4
取1.8g的过硫酸钠配制成15％的水溶液，6g亚硫酸氢钠配制成20％的水溶液，在1升四口烧瓶中加入90g水，将釜底料加热至90℃，搅拌下开始滴加过引发剂、还原剂和200g丙烯酸单体。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1h。降至室温用乙胺和氢氧化钠按照摩尔比1:2的比例中和，将pH值调节至合格(7.03)。固含量调为30％，搅拌均匀后出料，既得产品。
实施例5
取1.8g的过硫酸钠配制成15％的水溶液，6g亚硫酸氢钠配制成20％的水溶液，在1升四口烧瓶中加入90g水，将釜底料加热至90℃，搅拌下开始滴加过引发剂、还原剂和200g丙烯酸单体。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1h。降至室温用氨水和氢氧化钠按照摩尔比1:3的比例中和，将pH值调节至合格(5.56)。固含量调为30％，搅拌均匀后出料，既得产品。
对比例
取1.8g的过硫酸钠配制成15％的水溶液，6g亚硫酸氢钠配制成20％的水溶液，在1升四口烧瓶中加入90g水，将釜底料加热至90℃，搅拌下开始滴加过引发剂、还原剂和200g丙烯酸单体。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将溶液pH值调节至7.09。固含量调为30％，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
注：粘度和pH值均为25℃时的测定值。
应用实施例
取各实施例和对比例的分散剂按如下步骤进行实验：在150L的研磨罐中加入25kg水，2kg分散剂(同湿量使用)，搅拌均匀。加入75kg重质碳酸钙粉料，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在98％以上。调固含量至75％，测试运动粘度，1h后粘度和24h静止粘度。结果见表2：
表2产品应用指标
注：粘度均为25℃时的粘度。
从实施例1-5的产品指标看出：通过选取不同碱中和剂，调整其比例，制备出了不同的分散剂，外观有所不同。
通过与对比例的应用对比结果看：在相同工艺条件下使用，本发明实施例制备的分散剂研磨可以得到合格的浆料，此外使用不同的碱中和剂组合，以及相同碱中和剂的不同比例，都会使得分散剂的性能有所改变，可见本发明具有很大的研究空间。与常规分散剂相比，实验分散剂得到的浆料的运动粘度、1h粘度和24h静止粘度均低于对比样品，从跟踪粘度来看，使用本发明分散剂得到的产品的粘度增长率明显低于对比样品，可见本发明产品性能明显优于常规分散剂。
本领域的技术人员应理解，上述实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (10)
1.一种含有多种反离子的聚丙烯酸系分散剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先将单体、还原剂、引发剂和水混合进行自由基聚合反应得到中间体，然后选取至少两种含不同阳离子的碱中和剂进行中和，获得所述含有多种反离子的聚丙烯酸系分散剂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱中和剂选自氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钾、碳酸钠、氨水、有机胺的至少两种，且含不同阳离子。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两种含不同阳离子的碱中和剂中任何一种碱中和剂的摩尔用量不低于碱中和剂总量的5％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将引发剂和还原剂分别配成水溶液，称量好单体备用；
S2，将引发剂水溶液、还原剂水溶液和单体分别滴加入釜底水中，进行自由基聚合反应；
S3，反应结束后，用至少两种含不同阳离子的碱中和剂调节反应产物的pH值至5-9，得到所述分散剂。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，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、碱中和剂50-105份、水适量。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、丙烯腈、马来酸酐、衣康酸、丙烯酸丁酯中的至少一种。
7.如权利要求1所述的方法，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、偶氮类引发剂中的至少一种。
8.如权利要求1所述的方法，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、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、氯化亚铁、四乙烯亚胺、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、维生素C中的至少一种。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1中，引发剂配成15-30wt％的水溶液；步骤S2中，各原料的滴加时间为2-6小时，滴加完后继续反应0.5-2小时，反应温度控制在85-100℃之间。
10.根据权利要求1-9任一项所述方法制备的含有多种反离子的聚丙烯酸系分散剂。
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