專利名稱：高效抗鹽性分散劑及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗鹽性能突出并具有卓越分散效果的超細(xì)碳酸鈣分散劑及其制 備方法。
背景技術(shù)：
碳酸鈣作為一種非常重要的無機(jī)化工填料廣泛應(yīng)用于造紙、涂料、橡膠、塑料、油 墨、醫(yī)藥、食品、飼料、化妝品等的生產(chǎn)、加工和應(yīng)用中。隨著人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，對 碳酸鈣細(xì)度和均勻性以及碳酸鈣漿料的固含量的要求也日益提高。碳酸鈣粒度越細(xì)、固含 量越高，研磨時(shí)粘度就越高，研磨后反粘也越厲害，因此，在研磨和分散碳酸鈣時(shí)加入分散 劑是很有必要的。對于高級別碳酸鈣的生產(chǎn)，分散劑的作用顯得尤為重要。分子量處于2000 5000之間的聚丙烯酸鈉是粉體碳酸鈣生產(chǎn)中最有效 的分散劑之一。聚丙烯酸鈉的分子量及其分布對于其分散效果具有很大的影響。 J. Loiseau [Macromolecules 2003，36，3066-3077]的研究結(jié)果表明，接近分子量單分散的 聚丙烯酸鈉比多分散的聚丙烯酸鈉具有更好的分散作用，前者可以不可逆地全部吸附到碳 酸鈣粒子的表面，從而很好地分散碳酸鈣；而后者只能部分選擇性地吸附到碳酸鈣粒子表 面，分散劑的利用效率大大降低。目前聚丙烯酸鈉型分散劑絕大部分都是由一般的溶液自 由基聚合制得。普通的自由基聚合所合成的聚合物分子量分布很寬。目前的市售分散劑用 于研磨分散高級別碳酸鈣時(shí)往往發(fā)生嚴(yán)重的反粘。聚丙烯酸鈉是一類陰離子型的高分子分散劑，它對漿料中的自由陽離子非常敏 感，當(dāng)體系中含有較多自由陽離子(無機(jī)鹽等)時(shí)，聚丙烯酸鈉在研磨和分散碳酸鈣時(shí)的應(yīng) 用效果會大大變差。因此，在碳酸鈣的研磨和分散體系中含其他水溶性鹽較多時(shí)或者碳酸鈣應(yīng)用時(shí)體 系中自由離子較多的情況下，制備一種抗鹽性較強(qiáng)并且分子量分布很窄的分散劑就顯得十 分重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效抗鹽性分散劑及其制備方法和用途，以滿足有關(guān)方 面的需要。本發(fā)明的高效抗鹽性分散劑的制備方法，包括如下步驟(1)將低價(jià)過渡金屬鹵化物，在溶劑中，惰性氣體氛圍中，與2，2'-聯(lián)二吡啶反 應(yīng)，50 60°C反應(yīng)1 2小時(shí)，然后加入乙烯基羧酸酯單體和引發(fā)劑鹵代烷烴，60 120°C 反應(yīng)2 10小時(shí)，再加入醋酸乙烯酯單體，60 120°C反應(yīng)2 10小時(shí)；(2)過柱除去過渡金屬鹵化物后，將所得溶液和重量濃度為10 35%的氫氧化鈉 溶液混合，80 150°C水解2 10小時(shí)，使聚(乙烯基羧酸酯-b-醋酸乙烯酯)轉(zhuǎn)變?yōu)榫?(乙烯基羧酸-co-乙烯醇)鈉鹽；(3)蒸餾除去溶劑、醋酸和醇副產(chǎn)物，再加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為4 8，并加水調(diào)節(jié)重量固含量至40 42%，得到所述分散劑。步驟(1)和(2)中，原料的重量份如下單體總量26 46份過渡金屬鹵化物0. 1 4份2,2'-聯(lián)二吡啶0.2 8 份引發(fā)劑0.1 4份
溶劑52 72份氫氧化鈉溶液10 100份步驟(3)中，氫氧化鈉溶液的重量濃度為10 35%。所述的單體總量為乙烯基羧酸酯單體和醋酸乙烯酯單體的總重量；過柱的分離柱中，裝填有氧化鋁；所述乙烯基羧酸酯選自丙烯酸叔丁酯；過渡金屬鹵化物為CuCl、FeCl2、NiCl2, RhCl2, RuCl2, CuBr, FeBr2, NiBr2, RhBr2 或 RuBr2 ；2,2'-聯(lián)二吡啶是用于絡(luò)合過渡金屬以提高其溶解度；引發(fā)劑為鹵代烷烴，優(yōu)選溴代乙烷；所述溶劑為苯、甲苯、乙苯、二甲苯或乙酸乙酯。本發(fā)明的分散劑，可用于重質(zhì)碳酸鈣粉料研磨時(shí)的分散。本發(fā)明的分散劑，先用丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯等酯類單體和醋酸乙烯酯進(jìn)行原 子轉(zhuǎn)移自由基聚合制備分子量分布很窄的兩嵌段共聚物，然后用氫氧化鈉溶液水解，最后 制得具有很高分散效率和抗鹽性的聚(乙烯基羧酸_b-乙烯醇)鈉鹽分散劑。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1低分子量窄分布的聚(丙烯酸-b_乙烯醇)鈉鹽的制備在反應(yīng)釜中加入CuCl 4.45g，充分通氮驅(qū)氧后加入甲苯300g，攪拌混合，繼續(xù)通 氮30分鐘后加入14g 2,2'-聯(lián)二吡啶，氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫到50°C反應(yīng)1小時(shí)，得到均勻配 合物溶液。加入經(jīng)過通氮驅(qū)氧的丙烯酸叔丁酯單體288g和引發(fā)劑溴代乙烷4. 9g的混合物， 升溫到80°C，恒溫通氮反應(yīng)5小時(shí)。加入醋酸乙烯酯32g，繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)。通過氧化鋁柱 子過柱除去過渡金屬鹵化物后，將所得溶液和氫氧化鈉溶液(重量濃度32% ) 62. 5g混合后 120°C水解3小時(shí)，使聚(丙烯酸叔丁酯-b-醋酸乙烯酯)轉(zhuǎn)變?yōu)榫?丙烯酸-b-乙烯醇) 鈉鹽。蒸餾除去溶劑、醋酸和叔丁醇副產(chǎn)物。再加5g NaOH溶液(重量濃度32% )調(diào)節(jié)pH至4，并加水調(diào)節(jié)重量固含量至42%， 得到所述分散劑。實(shí)施例2低分子量窄分布的聚(甲基丙烯酸_b-乙烯醇)鈉鹽的制備在反應(yīng)釜中加入RhCl2 8. 9g，充分通氮驅(qū)氧后加入苯350g，攪拌混合，繼續(xù)通氮30 分鐘后加入28g 2,2'-聯(lián)二吡啶，氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫到50°C反應(yīng)1小時(shí)，得到均勻配合物溶液。加入經(jīng)過通氮驅(qū)氧的醋酸乙烯酯32g和引發(fā)劑溴代乙烷9. Sg的混合物，升溫到80°C， 恒溫通氮反應(yīng)5小時(shí)。加入甲基丙烯酸叔丁酯單體320g，繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)。通過氧化鋁 柱子過柱除去過渡金屬鹵化物后，將所得溶液和氫氧化鈉溶液(重量濃度32% )62. 5g混 合后，140°C水解4小時(shí)，使聚(甲基丙烯酸叔丁酯-b-醋酸乙烯酯)轉(zhuǎn)變?yōu)榫?甲基丙烯 酸-b-乙烯醇)鈉鹽。蒸餾除去溶劑、醋酸和叔丁醇副產(chǎn)物。再加5g NaOH溶液(重量濃 度32% )調(diào)節(jié)pH至6，并加水調(diào)節(jié)重量固含量至42%，得到分散劑。
實(shí)施例3低分子量窄分布的聚(丙烯酸-co-甲基丙烯酸_b-乙烯醇)鈉鹽的制備在反應(yīng)釜中加入FeCl2 6. 68g，充分通氮驅(qū)氧后加入乙酸乙酯350g，攪拌混合，繼 續(xù)通氮30分鐘后加入21g 2,2'-聯(lián)二吡啶，氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫到50°C反應(yīng)1小時(shí)，得到均 勻配合物溶液。加入經(jīng)過通氮驅(qū)氧的甲基丙烯酸叔丁酯160g、丙烯酸叔丁酯144g和引發(fā) 劑溴代乙烷7. 35g的混合物，升溫到80°C，恒溫通氮反應(yīng)4小時(shí)。加入醋酸乙烯酯32g，繼 續(xù)反應(yīng)5小時(shí)。通過氧化鋁柱子過柱，除去過渡金屬鹵化物后，將所得溶液和氫氧化鈉溶液 (重量濃度32% )62. 5g混合后，140°C水解4. 5小時(shí)，使聚(丙烯酸叔丁酯-co-甲基丙烯 酸叔丁酯_b-醋酸乙烯酯)轉(zhuǎn)變?yōu)榫?丙烯酸-co-甲基丙烯酸-b-乙烯醇)鈉鹽。蒸餾 除去溶劑、醋酸和叔丁醇副產(chǎn)物。再加5g NaOH溶液(重量32% )調(diào)節(jié)pH至8，并加水調(diào) 節(jié)重量固含量至42%，得到分散劑。實(shí)施例4實(shí)施例1 3分散劑以及對比樣(市售分散劑)在特意加鹽雜質(zhì)的情況下對98 級重鈣研磨中的應(yīng)用實(shí)例(分散劑固含量均為42% )在150升攪拌槽中加入25公斤水，開啟攪拌，加入20g氯化鈉，加入分散劑750g， 攪拌均勻后加入75公斤325目重質(zhì)碳酸鈣粉料進(jìn)行預(yù)分散，分散均勻后用泵送至兩臺串聯(lián) 研磨機(jī)中。研磨介質(zhì)鋯珠(鋯珠直徑分別為粗粒1. 5 2. Omm ；中粒1 1. 5mm ；細(xì)粒 0.8 1.2mm。使用時(shí)配比為粗粒中粒細(xì)粒=1:2: 3)，在研磨過程中連續(xù)滴加分散 劑750g，研磨2小時(shí)后，經(jīng)粒徑儀測得粒徑小于2 μ m碳酸鈣顆粒含量達(dá)到98%以上，得碳 酸鈣漿料，固含量略大于75%，加水調(diào)到固含量為75%后進(jìn)行運(yùn)動粘度、1小時(shí)后粘度和靜 置粘度的測試。分散后1小時(shí)粘度數(shù)據(jù)如下 從上述應(yīng)用結(jié)果可以看出使用本發(fā)明實(shí)施例1 3制備分散劑在體系含鹽量較 高時(shí)研磨效果要明顯優(yōu)于市售分散劑。
權(quán)利要求
高效抗鹽性分散劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將低價(jià)過渡金屬鹵化物，在溶劑中，惰性氣體氛圍中，與2，2′-聯(lián)二吡啶反應(yīng)，然后加入乙烯基羧酸酯單體和引發(fā)劑鹵代烷烴，反應(yīng)，再加入醋酸乙烯酯單體，反應(yīng)；(2)過柱除去過渡金屬鹵化物后，將所得溶液和氫氧化鈉溶液混合，水解；(3)蒸餾除去溶劑、醋酸和醇副產(chǎn)物，再加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，并加水調(diào)節(jié)重量固含量，得到所述分散劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，將低價(jià)過渡金屬鹵化物，在 溶劑中，惰性氣體氛圍中，與2,2'-聯(lián)二吡啶反應(yīng)，50 60°C反應(yīng)1 2小時(shí)，然后加入乙 烯基羧酸酯單體和引發(fā)劑鹵代烷烴，60 120°C反應(yīng)2 10小時(shí)，再加入醋酸乙烯酯單體， 60 120°C反應(yīng)2 10小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，將所得溶液和重量濃度為 10 35%的氫氧化鈉溶液混合，80 150°C水解2 10小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)和(2)中，原料的重量份如下單體總量26 46份過渡金屬鹵化物 0.1 4份2,2'-聯(lián)二吡啶 0.2 8份引發(fā)劑0.1 4份溶劑52 72份氫氧化鈉溶液10 100份步驟(3)中，氫氧化鈉溶液的重量濃度為10 35%，所述的單體總量為乙烯基羧酸酯 單體和醋酸乙烯酯單體的總重量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述乙烯基羧酸酯選自丙烯 酸叔丁酯；過渡金屬鹵化物為 CuCl、FeCl2、NiCl2、RhCl2、RuCl2、CuBr、FeBr2、NiBr2、RhBr2 或 RuBr2中的一種；引發(fā)劑為溴代乙烷；所述溶劑為苯、甲苯、乙苯、二甲苯或乙酸乙酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述方法制備的高效抗鹽性分散劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效抗鹽性分散劑的應(yīng)用，其特征在于，用于重質(zhì)碳酸鈣粉 料研磨時(shí)的分散。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高效抗鹽性分散劑及其制備方法和用途，制備方法包括如下步驟(1)將低價(jià)過渡金屬鹵化物，在溶劑中，惰性氣體氛圍中，與2，2′-聯(lián)二吡啶反應(yīng)，然后加入乙烯基羧酸酯單體和引發(fā)劑鹵代烷烴，反應(yīng)，再加入醋酸乙烯酯單體，反應(yīng)；(2)過柱除去過渡金屬鹵化物后，將所得溶液和氫氧化鈉溶液混合，水解；(3)蒸餾除去溶劑、醋酸和醇副產(chǎn)物，再加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，并加水調(diào)節(jié)重量固含量，得到所述分散劑。本發(fā)明的分散劑，具有很高分散效率和抗鹽性，能夠用于重質(zhì)碳酸鈣粉料研磨時(shí)的分散。
文檔編號B01F17/52GK101864050SQ201010216150
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者施曉旦, 王養(yǎng)臣, 金霞朝 申請人:上海東升新材料有限公司