專(zhuān)利名稱：一種新型分散劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型分散劑，尤其涉及一種新型濕磨碳酸鈣用分散劑及其制備方 法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
碳酸鈣在自然界中有多種存在形態(tài)，而對(duì)造紙涂料最有用的是方解石。但天然方 解石必須經(jīng)過(guò)機(jī)械粉碎、研磨、分級(jí)，制成細(xì)微的顆粒(我們稱之為重質(zhì)碳酸鈣或研磨碳酸 鈣，GCC)，方可用于紙張涂料的制備。分散劑是靠吸附在顏料顆粒表面，產(chǎn)生靜電斥力和空間位阻，從而使得顆粒能以 懸浮態(tài)穩(wěn)定地存在。碳酸鈣研磨中有了分散劑的幫助，才能得到高固含量、低粘度的碳酸鈣 漿料，研磨效率也得以提高，并能節(jié)約研磨所需耗費(fèi)的能量，通用的分散劑有三大類(lèi)，即無(wú) 機(jī)類(lèi)、有機(jī)類(lèi)和高分子類(lèi)，而目前普遍采用的是高分子類(lèi)分散劑。相比之下，高分子類(lèi)分散 劑具有更顯著的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有的分散劑專(zhuān)利例如申請(qǐng)?zhí)?00910196773的研磨碳酸鈣用分散劑及其 制備方法和應(yīng)用；申請(qǐng)?zhí)?00910196772的造紙用涂料分散劑及其制備方法；申請(qǐng)?zhí)?200910196771的研磨超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣用分散劑及其制備方法；申請(qǐng)?zhí)?00810040944的丙 烯酸系聚合物分散劑及其制備方法和應(yīng)用；申請(qǐng)?zhí)?0071017^55的重質(zhì)碳酸鈣濕法研磨 用分散劑及其制備方法；申請(qǐng)?zhí)?00610083241的碳酸鈣分散劑；申請(qǐng)?zhí)?00710110834的 碳酸鈣濕磨分散劑。然而采用現(xiàn)有分散劑制備的碳酸鈣漿料，固含量低，粒子大，分散性差，漿料穩(wěn)定 性不好，粘度高，不能滿足造紙領(lǐng)域的需要，且分散劑的制備方法步驟繁多，用料繁雜，不易 控制，故對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)有著十分重要的意義，從而使碳酸鈣研磨具有漿料粘度低，粒徑小， 分散性好且比較穩(wěn)定的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型高分子類(lèi)分散劑，意在聚丙烯酸鈉分散劑分子鏈 上引入二元酸單體增加分散劑的陰離子度，提高分散劑的電荷斥力。另外在分子鏈上同時(shí) 引入有機(jī)硅類(lèi)單體，有機(jī)硅的硅氧烷基團(tuán)在反應(yīng)過(guò)程中水解生成多元硅醇活性基團(tuán)，通過(guò) 控制PH值、有機(jī)硅單體的濃度，阻止生成的硅醇進(jìn)一步反應(yīng)，使其能夠在分散碳酸鈣時(shí)能 夠與碳酸鈣顆粒表面的-OH反應(yīng)，生成化學(xué)鍵結(jié)合，極大地提高了分散劑與碳酸鈣的之間 的作用力，使本發(fā)明具有優(yōu)異的分散性能。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明提供一種新型分散劑的制備方法，是以丙烯酸為主要反應(yīng)單體，加入甲基 丙烯酸、馬來(lái)酸酐、富馬酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸鈉中的一種或幾種單體作為共聚單體， r-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷作為有機(jī) 硅類(lèi)單體參與聚合，以氧化還原體系為引發(fā)體系，通過(guò)水溶液聚合而成，用堿性物質(zhì)中和。
所述制備方法具體包括如下步驟(1)將共聚單體X，直接加入反應(yīng)器中，加入一定量的水作為底料，升溫到65°C攪 拌溶解；(2)將丙烯酸單體、共聚單體Y、一定量的水配成溶液，并用堿性物質(zhì)中和至PH為 4左右，再加入有機(jī)硅類(lèi)單體、引發(fā)體系的還原劑配成滴加液A ；(3)將引發(fā)體系的氧化劑、一定量的水配成滴加液B ；(4)將溶液A、B在一定溫度下采取滴加的方式在一定時(shí)間內(nèi)加入到上述反應(yīng)器 中，再反應(yīng)一段時(shí)間停止反應(yīng)，降溫至50°C以下，用堿性物質(zhì)中和至pH為4左右，放料即可。其中所用原料的質(zhì)量份數(shù)為丙烯酸單體為30-45份，共聚單體X和Y總量為 5-18份，有機(jī)硅類(lèi)單體為0. 5-2. 5份，引發(fā)體系的氧化劑還原劑總量為前述三種單體總量 的6-10%，水為40-60份。其中，所述共聚單體X選自馬來(lái)酸酐或富馬酸，所述共聚單體Y選自甲基丙烯酸、 甲基丙烯磺酸鈉或衣康酸。所述有機(jī)硅類(lèi)單體選自r_甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅 烷或乙烯基三乙氧基硅烷所述堿性物質(zhì)為35-45%的片堿溶液。所述引發(fā)體系為過(guò)硫酸鈉-次亞磷酸鈉體系、過(guò)硫酸銨-亞硫酸氫鈉、過(guò)氧化 氫-硫酸亞鐵體系中的一種或兩種復(fù)合使用。所述引發(fā)體系中的氧化劑與還原劑的重量比 例為 1 2-1.2 2。其中步驟(4)聚合反應(yīng)的所述溫度為75-85°C;所述滴加的時(shí)間為2. 5_4h ；所述反 應(yīng)時(shí)間為ι-池。本發(fā)明中加入的有機(jī)硅類(lèi)單體隨丙烯酸單體一起滴加入反應(yīng)瓶，在酸性環(huán)境中有 機(jī)硅類(lèi)單體上的硅氧烷基團(tuán)發(fā)生水解生產(chǎn)硅醇，并通過(guò)控制PH，反應(yīng)濃度使硅醇的活性得 以保存。本發(fā)明進(jìn)一步提供所述新型分散劑的用途，是將其作為濕磨碳酸鈣的分散劑，加 入量為碳酸鈣重量的0. 5-0. 7%。當(dāng)研磨碳酸鈣時(shí)加入本發(fā)明分散劑，分子鏈上的硅醇基團(tuán)與碳酸鈣上的-OH反 應(yīng)，生成化學(xué)鍵結(jié)合，提高了分散劑與碳酸鈣顆粒之間的結(jié)合力，并形成一定厚度的高分子 層，同時(shí)分子鏈上的陰電荷起到靜電排斥的作用，阻止使碳酸鈣顆粒相互靠近，提高了分散 劑的作用效果，使碳酸鈣研磨具有漿料粘度低，粒徑小，分散性好且比較穩(wěn)定的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于例證 的目的，決不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1向反應(yīng)釜中加入190kg水、20kg馬來(lái)酸酐，升溫到65°C攪拌溶解。將150kg水、 34kg甲基丙烯酸、337kg丙烯酸配成溶液，用45%的片堿溶液中和至pH為4左右，再加入 12kg r-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、21kg次亞磷酸鈉配成滴加液A ；將Ilkg過(guò)硫酸 鈉、72kg水配成滴加液B。將反應(yīng)釜溫度升高到80°C，同時(shí)開(kāi)始滴加A、B。2.證滴加完成，再反應(yīng)3h，降溫至50°C以下，測(cè)pH值，用45%片堿溶液調(diào)節(jié)pH值到4，放料得50%固含量 的黃色透明液體。實(shí)施例2向反應(yīng)釜中加入190kg水、4kg馬來(lái)酸酐升溫到65°C攪拌溶解。將150kg水、50kg 衣康酸、320kg丙烯酸配成溶液，用45%的片堿溶液中和至pH為4左右，再加入12kg r_甲 基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、20kg次亞磷酸鈉配成滴加液A ；將12kg過(guò)硫酸鈉、72kg水 配成滴加液B。將反應(yīng)釜溫度升高到80°C，同時(shí)開(kāi)始滴加A、B。4h滴加完成，再反應(yīng)lh，降 溫至50°C以下，測(cè)pH值，用45%片堿溶液調(diào)節(jié)pH值到4，放料得49%固含量的淡黃色透明 液體。實(shí)施例3向反應(yīng)釜中加入180kg水、15kg富馬酸升溫到65°C攪拌溶解。將160kg水、20kg 甲基丙烯磺酸鈉、24kg衣康酸、340kg丙烯酸配成溶液，用45 %的片堿溶液中和至pH為4 左右，再加入13kg r-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、20kg亞硫酸氫鈉配成滴加液A ；將 IOkg過(guò)硫酸銨、72kg水配成滴加液B。將反應(yīng)釜溫度升高到75°C，同時(shí)開(kāi)始滴加A、B。4h 滴加完成，再反應(yīng)lh，降溫至50°C以下，測(cè)pH值，用45%片堿溶液調(diào)節(jié)pH值到4，放料得 50%固含量的淡黃色透明液體。實(shí)施例4向反應(yīng)釜中加入190kg水、20kg馬來(lái)酸酐，升溫到65°C攪拌溶解。將150kg水、 34kg甲基丙烯酸、337kg丙烯酸配成溶液，用45%的片堿溶液中和至pH為4左右，再加入 7kg乙烯基三甲氧基硅烷、21kg次亞磷酸鈉配成滴加液A ；將Ilkg過(guò)硫酸鈉、7 水配成滴 加液B。將反應(yīng)釜溫度升高到80°C，同時(shí)開(kāi)始滴加A、B。2. 滴加完成，再反應(yīng)池，降溫至 50°C以下，測(cè)pH值，用45%片堿溶液調(diào)節(jié)pH值到4，放料得50%固含量的黃色透明液體。實(shí)施例5向反應(yīng)釜中加入180kg水、15kg富馬酸升溫到65°C攪拌溶解。將160kg水、20kg 甲基丙烯磺酸鈉、24kg衣康酸、340kg丙烯酸配成溶液，用45 %的片堿溶液中和至pH為4 左右，再加入^g乙烯基三乙氧基硅烷、20kg亞硫酸氫鈉配成滴加液A ；將IOkg過(guò)硫酸銨、 72kg水配成滴加液B。將反應(yīng)釜溫度升高到75°C，同時(shí)開(kāi)始滴加A、B。4h滴加完成，再反 應(yīng)lh，降溫至50°C以下，測(cè)pH值，用45%片堿溶液調(diào)節(jié)pH值到4，放料得50%固含量的淡 黃色透明液體。實(shí)驗(yàn)例碳酸鈣漿料的制備實(shí)施例1產(chǎn)品在100升的攪拌槽中加入25升水，開(kāi)攪拌，加入本發(fā)明實(shí)施例1的 分散劑260g，攪拌均勻，加入325目碳酸鈣73kg進(jìn)行預(yù)分散，分散均勻后，用泵送至兩臺(tái)串 聯(lián)的研磨機(jī)中，研磨介質(zhì)為鋯珠。研磨Ih后補(bǔ)加MOg本發(fā)明實(shí)施例1的分散劑。繼續(xù)研磨 6h后既得重質(zhì)碳酸鈣漿料，漿料固含量為74%，經(jīng)過(guò)粒徑儀測(cè)試，粒度98%的小于1. 5um。實(shí)施例2產(chǎn)品在100升的攪拌槽中加入25升水，開(kāi)攪拌，加入本發(fā)明實(shí)施例2 的分散劑260g，攪拌均勻，加入325目碳酸鈣74kg進(jìn)行預(yù)分散，分散均勻后，用泵送至兩臺(tái) 串聯(lián)的研磨機(jī)中，研磨介質(zhì)為鋯珠。研磨Ih后補(bǔ)加MOg本發(fā)明實(shí)施例2的分散劑。繼續(xù) 研磨他后既得重質(zhì)碳酸鈣漿料，漿料固含量為74. 4%，經(jīng)過(guò)粒徑儀測(cè)試，粒度98%的小于 1. 5um。
實(shí)施例3產(chǎn)品在100升的攪拌槽中加入25升水，開(kāi)攪拌，加入本發(fā)明實(shí)施例3 的分散劑260g，攪拌均勻，加入325目碳酸鈣75kg進(jìn)行預(yù)分散，分散均勻后，用泵送至兩臺(tái) 串聯(lián)的研磨機(jī)中，研磨介質(zhì)為鋯珠。研磨Ih后補(bǔ)加240g本發(fā)明實(shí)施例3的分散劑。繼續(xù) 研磨6h后既得重質(zhì)碳酸鈣漿料，漿料固含量為74. 4%，經(jīng)過(guò)粒徑儀測(cè)試，粒度98%的小于 1. 5um。實(shí)施例4產(chǎn)品在100升的攪拌槽中加入25升水，開(kāi)攪拌，加入本發(fā)明實(shí)施例4 的分散劑260g，攪拌均勻，加入325目碳酸鈣72kg進(jìn)行預(yù)分散，分散均勻后，用泵送至兩臺(tái) 串聯(lián)的研磨機(jī)中，研磨介質(zhì)為鋯珠。研磨Ih后補(bǔ)加240g本發(fā)明實(shí)施例4的分散劑。繼續(xù) 研磨6h后既得重質(zhì)碳酸鈣漿料，漿料固含量為73. 8%，經(jīng)過(guò)粒徑儀測(cè)試，粒度98%的小于 1. 5um。實(shí)施例5產(chǎn)品在100升的攪拌槽中加入25升水，開(kāi)攪拌，加入本發(fā)明實(shí)施例5的 分散劑220g，攪拌均勻，加入325目碳酸鈣74kg進(jìn)行預(yù)分散，分散均勻后，用泵送至兩臺(tái)串 聯(lián)的研磨機(jī)中，研磨介質(zhì)為鋯珠。研磨Ih后補(bǔ)加224g本發(fā)明實(shí)施例5的分散劑。繼續(xù)研磨 6h后既得重質(zhì)碳酸鈣漿料，漿料固含量為74%，經(jīng)過(guò)粒徑儀測(cè)試，粒度98%的小于1. 5um。對(duì)比例1用市場(chǎng)現(xiàn)售聚丙烯酸鈉分散劑在100升的攪拌槽中加入25升水，開(kāi)攪 拌，加入市場(chǎng)現(xiàn)售分散劑260g，攪拌均勻，加入325目碳酸鈣71kg進(jìn)行預(yù)分散，分散均勻后， 用泵送至兩臺(tái)串聯(lián)的研磨機(jī)中，研磨介質(zhì)為鋯珠。研磨Ih后補(bǔ)加240g市場(chǎng)現(xiàn)售分散劑。繼 續(xù)研磨6h后既得重質(zhì)碳酸鈣漿料，漿料固含量為73 %，經(jīng)過(guò)粒徑儀測(cè)試，粒度98%的小于 2um0采用IS02884-2-2003標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用NDJ-I型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)得漿料粘度為231cps。 各樣品數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表 權(quán)利要求
1.一種新型分散劑的制備方法，是以丙烯酸為主要反應(yīng)單體，加入甲基丙烯酸、馬來(lái)酸 酐、富馬酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸鈉中的一種或幾種單體作為共聚單體，r-甲基丙烯酰氧 丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷作為有機(jī)硅類(lèi)單體參與聚 合，以氧化還原體系為引發(fā)體系，通過(guò)水溶液聚合而成，用堿性物質(zhì)中和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，具體包括如下步驟(1)將共聚單體X，直接加入反應(yīng)器中，加入一定量的水作為底料，升溫到65°C攪拌溶解；(2)將丙烯酸單體、共聚單體Y、一定量的水配成溶液，并用堿性物質(zhì)中和至pH為4左 右，再加入有機(jī)硅類(lèi)單體、弓I發(fā)體系的還原劑配成滴加液A ；(3)將引發(fā)體系的氧化劑、一定量的水配成滴加液B；(4)將溶液A、B在一定溫度下采取滴加的方式在一定時(shí)間內(nèi)加入到上述反應(yīng)器中，再 反應(yīng)一段時(shí)間停止反應(yīng)，降溫至50°C以下，用堿性物質(zhì)中和至pH為4左右，放料即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其中所用原料的質(zhì)量份數(shù)為丙烯酸單體為30-45 份，共聚單體X和Y總量為5-18份，有機(jī)硅類(lèi)單體為0. 5-2. 5份，引發(fā)體系的氧化劑還原劑 總量為前述三種單體總量的6-10%，水為40-60份。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，所述共聚單體X選自馬來(lái)酸酐或富馬酸，所 述共聚單體Y選自甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸鈉或衣康酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其中所述有機(jī)硅類(lèi)單體選自r-甲基丙烯酰氧丙基 三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其中所述堿性物質(zhì)為35-45%的片堿溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，所述引發(fā)體系為過(guò)硫酸鈉-次亞磷酸鈉體系、過(guò)硫 酸銨-亞硫酸氫鈉、過(guò)氧化氫-硫酸亞鐵體系中的一種或兩種復(fù)合使用；所述引發(fā)體系中的 氧化劑與還原劑的重量比例為1 2-1.2 2。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其中步驟(4)聚合反應(yīng)的所述溫度為75-85°C;所 述滴加的時(shí)間為2. 5-4h ；所述反應(yīng)時(shí)間為IH
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述方法制備的分散劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分散劑的應(yīng)用，是將其作為濕磨碳酸鈣的分散劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型分散劑的制備方法，是以丙烯酸為主要反應(yīng)單體，加入甲基丙烯酸、馬來(lái)酸酐、富馬酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸鈉中的一種或幾種單體作為共聚單體，r-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷作為有機(jī)硅類(lèi)單體參與聚合，以氧化還原體系為引發(fā)體系，通過(guò)水溶液聚合而成，用堿性物質(zhì)中和即得產(chǎn)品。該分散劑可使碳酸鈣的研磨具有漿料粘度低，粒徑小，分散性好且比較穩(wěn)定的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08F222/06GK102115511SQ20101061763
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者孫睢州, 王然, 雷得定 申請(qǐng)人:永港偉方(北京)科技股份有限公司