專利名稱：助磨偶聯(lián)劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工助劑，特別涉及一種助磨偶耳關(guān)劑，還涉及該助磨偶聯(lián) 劑的制備方法。
背景技術(shù)：
在橡膠、塑料、涂料、油墨、紙張等制品中，在保證制品的加工性能或物 理機(jī)械性能的前提下，通常在有機(jī)高聚物基質(zhì)中填充較多的無(wú)機(jī)粉體制成復(fù)合 材料，以減少有機(jī)高聚物用量，降低生產(chǎn)成本。目前用量最多的無(wú)機(jī)粉體是重 質(zhì)碳酸鈣和滑石粉。
由于無(wú)機(jī)粉體表面呈強(qiáng)親水性，且粒子表面積大、表面能高、極性強(qiáng)，在
貯存和運(yùn)輸過(guò)程中容易吸潮和團(tuán)聚，會(huì)影響復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度和表面光潔度； 同時(shí)，無(wú)機(jī)粉體與有機(jī)高聚物的表面性質(zhì)不一致，二者相容性差，難以分散均 勻，且界面間結(jié)合力弱，會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料的抗沖擊性能等下降；因此，目前使 用的無(wú)機(jī)粉體多為活性無(wú)機(jī)粉體，是用偶聯(lián)劑對(duì)無(wú)機(jī)粉體進(jìn)行表面改性處理而 獲得，可避免吸潮和團(tuán)聚現(xiàn)象，同時(shí)改善其與有機(jī)高聚物的相容性，易于分散， 并能夠與有機(jī)高聚物形成較強(qiáng)的結(jié)合力而增大界面強(qiáng)度。
活性無(wú)機(jī)粉體的生產(chǎn)工藝有干法和濕法兩種。干法工藝包括研磨和改性兩 個(gè)步驟，先在礦石粗粉表面噴灑助磨劑進(jìn)行機(jī)械研磨制得細(xì)粉(助磨劑可以提 高粉碎效率，降低粉碎能耗，提高粉體細(xì)度)，再在細(xì)粉表面噴灑偶聯(lián)劑進(jìn)行 表面改性處理制得活性無(wú)機(jī)粉體(偶聯(lián)劑可以分別與兩相物質(zhì)發(fā)生物理或物理 化學(xué)作用或化學(xué)反應(yīng)，從而使兩相物質(zhì)偶聯(lián)結(jié)合)。但上述兩步法生產(chǎn)工藝存 在投入設(shè)備多、廠房面積大、工序長(zhǎng)、效率低、能耗高、環(huán)境污染大等諸多問 題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種 助磨偶聯(lián)劑，具有助磨和偶聯(lián)雙重功能且效果顯著，可以簡(jiǎn)化無(wú)機(jī)粉體的干法 生產(chǎn)工藝，使研磨和改性同步完成，從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約投資，節(jié)省人力 和能耗，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染。
為達(dá)到此目的，本發(fā)明提供了一種助磨偶聯(lián)劑，含有重量百分比為30~35% 的助磨劑和重量百分比為41 ~ 51%的鋁酸酯偶耳關(guān)劑。
進(jìn)一步，所述助磨劑選自油酸、蓖麻油酸、環(huán)烷酸中的一種或多種； 進(jìn)一步，所述鋁酸酯偶聯(lián)劑具有以下通式
R3
(CH3)2CHO—卞-R1
R2
式中，R和R2可以相同或不同，獨(dú)立地為-OCOR4、 -OS02R5或-OPO(OR6)2;
R4、 115和116獨(dú)立地為C7 C^烷基、C7 C2'環(huán)烷基、C2 ~ C21烯基或被C7 ~ C21
烷基取代的苯基；R3為具有孤電子對(duì)氮原子的有機(jī)胺類化合物；
進(jìn)一步，W為十八伯胺、硬脂酸酰胺、芥酸酰胺、油酸酰胺或鄰苯二胺； 進(jìn)一步，W為異庚基、十七烷基、(:7~(321環(huán)烷基、乙烯基、8-十七烯基或
12-二十一烯基；Rs為十二坑基苯基；W為異辛基。
本發(fā)明的目的之二在于提供所述助磨偶聯(lián)劑的制備方法，操作簡(jiǎn)單、方便。 為達(dá)到此目的，本發(fā)明提供了所述助磨偶聯(lián)劑的制備方法，包括以下步驟 在占助磨偶聯(lián)劑計(jì)劃產(chǎn)量重量百分比為14 26%的惰性有機(jī)溶劑中，加入三烷氧 基鋁，攪拌并加熱使其完全溶解，加入適量配位體，再加入與三烷氧基鋁摩爾
比為2 : i的一種有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸酯，或者分別與三烷氧基鋁摩爾比為i: i的
兩種有機(jī)酸或兩種無(wú)機(jī)酸酯或一種有機(jī)酸與一種無(wú)機(jī)酸酯，在溫度85 89。C攪拌 反應(yīng)0.5 2小時(shí)，其間減壓蒸餾除去低沸點(diǎn)副產(chǎn)物，得鋁酸酯偶聯(lián)劑，冷卻至溫度75 80。C，加入占助磨偶聯(lián)劑計(jì)劃產(chǎn)量重量百分比為30 35%的助磨劑，攪拌 均勻，即得助磨偶聯(lián)劑。
進(jìn)一步，所述惰性有機(jī)溶劑選自液體石蠟、溶劑油、二曱苯和環(huán)己烷中的 一種或多種；
進(jìn)一步，所述三烷氧基鋁為三異丙氧基鋁；所述配位體選自十八伯胺、硬 脂酸酰胺、芥酸酰胺、油酸酰胺或鄰苯二胺；所述有機(jī)酸選自異辛酸、硬脂酸、 丙烯酸、油酸、芥酸、環(huán)烷酸或十二烷基苯磺酸；所述無(wú)機(jī)酸酯為磷酸二異辛 酯；
進(jìn)一步，所述助磨劑選自油酸、蓖麻油酸、環(huán)烷酸中的一種或多種。
本發(fā)明的偶聯(lián)劑選擇鋁酸酯偶聯(lián)劑，具有容易合成、成本低廉、性能優(yōu)良 等特點(diǎn)，優(yōu)選具有上述通式的鋁酸酯偶聯(lián)劑，異丙氧基具有良好的水解反應(yīng)活 性，可以和無(wú)機(jī)粉體表面的親水性基團(tuán)發(fā)生物理或物理化學(xué)作用或化學(xué)反應(yīng)； 所定義的R1和f基團(tuán)具有良好的水解穩(wěn)定性并且可以通過(guò)改變結(jié)構(gòu)類型、鏈 長(zhǎng)和/或空間位阻等進(jìn)行調(diào)節(jié)，以改善無(wú)機(jī)粉體與有機(jī)高聚物的相容性和作用力； 所定義的113基團(tuán)是優(yōu)良的配位體并可通過(guò)選擇結(jié)構(gòu)類型或氮原子的數(shù)目等克服 或減少無(wú)機(jī)粉體的締合性。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明公開了一種助磨偶聯(lián)劑，具有助磨和偶聯(lián) 雙重功能且效果顯著，適用于干法生產(chǎn)的各種無(wú)機(jī)粉體，如重質(zhì)碳酸鈣、重晶 石、滑石粉和高嶺土等，可以簡(jiǎn)化其干法生產(chǎn)工藝，使研磨和改性同步完成， 從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約投資，節(jié)省人力和能耗，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污 染，且制備方法簡(jiǎn)單，具有廣闊的應(yīng)用前景，可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效 益。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。實(shí)施例1
在液體石蠟60 g中，加入異丙醇鋁30.6 g ( 0.15 mol)，攪拌并加熱至溫度 85。C使異丙醇鋁完全溶解，加入十八伯胺10 g，再加入磷酸二異辛酯48.3 g( 0.15 mol)，在溫度85 89。C攪拌反應(yīng)55分鐘，再加入環(huán)烷酸62.1 g ( 0.15 mol)， 繼續(xù)攪拌反應(yīng)50分鐘，其間減壓蒸餾除去異丙醇及其它低沸點(diǎn)副產(chǎn)物，得鋁酸 酯偶聯(lián)劑，冷卻至溫度76。C,加入助磨劑油酸92g，攪拌20分鐘，即得助磨偶 聯(lián)劑286g,為淡黃色透明液體，含鋁酸酯偶聯(lián)劑47%、助磨劑32%。
實(shí)施例2
在溶劑油60 g中，加入異丙醇鋁61.2 g ( 0.3 mol),攪拌并加熱至溫度85 。C 使異丙醇鋁完全溶解，加入硬脂酸酰胺25g,再加入油酸85.8 g (0.3 mol),在 溫度85 ~ 89。C攪拌反應(yīng)48分鐘，再加入十二烷基苯》黃酸91.2 g ( 0.3 mol),繼
續(xù)攪拌反應(yīng)50分鐘，其間減壓蒸餾除去異丙醇及其它低沸點(diǎn)副產(chǎn)物，得鋁酸酯 偶聯(lián)劑，冷卻至溫度76。C,加入助磨劑蓖麻油酸146 g,攪拌20分鐘，即得助 磨偶聯(lián)劑418g,為淡黃色透明液體，含鋁酸酯偶聯(lián)劑51%、助磨劑35%。 實(shí)施例3
在二曱苯40g中，加入異丙醇鋁20.4 g( 0.1 mol),攪拌并加熱至溫度85。C 使異丙醇鋁完全溶解，加入芥酸酰胺8 g，再加入油酸56.8 g ( 0.2 mol)，在溫 度85 ~ 89。C攪拌反應(yīng)65分鐘，其間減壓蒸餾除去異丙醇及其它低沸點(diǎn)副產(chǎn)物， 得鋁酸酯偶聯(lián)劑，冷卻至溫度80。C,加入助磨劑環(huán)烷酸49g，攪拌20分鐘，即 得助磨偶聯(lián)劑157g,為淡黃色透明液體，含鋁酸酯偶聯(lián)劑43%、助磨劑31%。
實(shí)施例4
在液體石蠟30g中，加入異丙醇鋁20.4 g (0.1 mol),攪拌并加熱至溫度 95。C使異丙醇鋁完全溶解，加入十八伯胺6 g,再加入異辛酸14.2 g ( 0.1 mol) 和油酸28.5 g (O.lmol),在溫度85 89。C攪拌反應(yīng)65分鐘，其間減壓蒸餾除 去異丙醇及其它低沸點(diǎn)副產(chǎn)物，得鋁酸酯偶聯(lián)劑，冷卻至溫度80。C,加入助磨 劑蓖麻油酸44g，攪拌20分鐘，即得助磨偶聯(lián)劑130 g，為淡黃色透明液體，含鋁酸酯偶聯(lián)劑43°/。、助磨劑34%。 實(shí)施例5
在環(huán)己烷55g中，加入異丙醇鋁30.6 g( 0.15 mol)，攪拌并加熱至溫度95°C 使異丙醇鋁完全溶解，加入鄰苯二胺9 g,再加入芥酸52.9 g (0.15 mol)和丙烯 酸ll g (0.15mol)，在溫度85 89。C攪拌反應(yīng)65分鐘，其間減壓蒸餾除去異 丙醇及其它低沸點(diǎn)副產(chǎn)物，得鋁酸酯偶聯(lián)劑，冷卻至溫度80。C,加入助磨劑油 酸72g,攪拌20分鐘，即得助磨偶聯(lián)劑218g,為淡黃色透明液體，含鋁酸酯 偶聯(lián)劑42%、助磨劑33%。
實(shí)施例6
在二甲苯50 g中，加入異丙醇鋁30.6 g( 0.15 mol),攪拌并加熱至溫度95°C 使異丙醇鋁完全溶解，加入油酸酰胺10g,再加入硬脂酸42.8 g (0.15 mol)和 油酸42.6 g (0.15 mol),在溫度85 ~ 89。C攪拌反應(yīng)70分鐘，其間減壓蒸餾除 去異丙醇及其它低沸點(diǎn)副產(chǎn)物，得鋁酸酯偶聯(lián)劑，冷卻至溫度80。C，加入助磨 劑蓖麻油酸68g,攪拌20分鐘，即得助磨偶聯(lián)劑226 g,為淡黃色透明液體， 含鋁酸酯偶聯(lián)劑48%、助磨劑30%。
本發(fā)明助磨偶聯(lián)劑的使用方法簡(jiǎn)單，將助磨偶聯(lián)劑直接噴灑于礦石粗粉表 面即可，優(yōu)選將助磨偶聯(lián)劑預(yù)熱至溫度60-80。C后再進(jìn)行噴灑；助磨偶聯(lián)劑的 使用量為礦石粗粉重量的0.07% ~ 0.5%。
最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管 通過(guò)參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離所 附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
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權(quán)利要求
1、一種助磨偶聯(lián)劑，其特征在于含有重量百分比為30～35％的助磨劑和重量百分比為41～51％的鋁酸酯偶聯(lián)劑。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助磨偶聯(lián)劑，其特征在于所述助磨劑選自油酸、 蓖麻油酸、環(huán)烷酸中的一種或多種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的助磨偶聯(lián)劑，其特征在于所述鋁酸酯偶聯(lián)劑具 有以下通式R3(CH3)2CHO—卞-R1R2式中，R1和R2可以相同或不同，獨(dú)立地為-OCOR4、 -OS02R5或-OPO(OR6)2; R4、 R5和R6獨(dú)立地為C廣C^烷基、C廣Cu環(huán)烷基、C2 ~ C21烯基或被C7 ~ C21 烷基取代的苯基；R3為具有孤電子對(duì)氮原子的有機(jī)胺類化合物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的助磨偶聯(lián)劑，其特征在于W為十八伯胺、硬脂 酸酰胺、芥酸酰胺、油酸酰胺或鄰苯二胺。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的助磨偶聯(lián)劑，其特征在于W為異庚基、十七烷 基、C廣C^環(huán)烷基、乙烯基、8-十七烯基或12-二十一烯基；115為十二烷基苯 基；W為異辛基。
6、 權(quán)利要求1所述的助磨偶聯(lián)劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 在占助磨偶聯(lián)劑計(jì)劃產(chǎn)量重量百分比為14 26%的惰性有機(jī)溶劑中，加入三烷氧 基鋁，攪拌并加熱使其完全溶解，加入適量配位體，再加入與三烷氧基鋁摩爾 比為2 : 1的一種有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸酯，或者分別與三烷氧基鋁摩爾比為1 : 1的 兩種有機(jī)酸或兩種無(wú)機(jī)酸酯或一種有機(jī)酸與一種無(wú)機(jī)酸酯，在溫度85 89。C攪拌 反應(yīng)0.5 2小時(shí)，其間減壓蒸餾除去低沸點(diǎn)副產(chǎn)物，得鋁酸酯偶聯(lián)劑，冷卻至溫 度75 80。C,加入占助磨偶聯(lián)劑計(jì)劃產(chǎn)量重量百分比為30 35%的助磨劑，攪拌均勻，即得助磨偶聯(lián)劑。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的助磨偶聯(lián)劑的制備方法，其特征在于所述惰性 有機(jī)溶劑選自液體石蠟、溶劑油、二甲苯和環(huán)己烷中的一種或多種。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的助磨偶聯(lián)劑的制備方法，其特征在于所述三烷 氧基鋁為三異丙氧基鋁；所述配位體選自十八伯胺、硬脂酸酰胺、齊酸酰胺、 油酸酰胺或鄰苯二胺；所述有才幾酸選自異辛酸、^更脂酸、丙烯酸、油酸、芥酸、 環(huán)烷酸或十二烷基苯^t酸；所述無(wú)機(jī)酸酯為磷酸二異辛酯。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的助磨偶聯(lián)劑的制備方法，其特征在于所述助磨 劑選自油酸、蓖麻油酸、環(huán)烷酸中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種助磨偶聯(lián)劑及其制備方法，該助磨偶聯(lián)劑含有重量百分比為30～35％的助磨劑和重量百分比為41～51％的鋁酸酯偶聯(lián)劑，制備方法簡(jiǎn)單，具有助磨和偶聯(lián)雙重功能且效果顯著，適用于干法生產(chǎn)的各種無(wú)機(jī)粉體，如重質(zhì)碳酸鈣、重晶石、滑石粉和高嶺土等，可以簡(jiǎn)化其干法生產(chǎn)工藝，使研磨和改性同步完成，從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約投資，節(jié)省人力和能耗，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號(hào)C09C1/00GK101503577SQ20091010324
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者張家斌, 張岐山 申請(qǐng)人:重慶市嘉世泰化工有限公司