專(zhuān)利名稱(chēng)：高效重鈣研磨分散劑及其光引發(fā)聚合的方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效重鈣研磨分散劑的制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
分散劑在超細(xì)重鈣的濕法研磨生產(chǎn)中具有非常重要的作用，可以顯著降低重鈣漿料的研磨粘度、減少磨后反粘、增加漿料的穩(wěn)定性，對(duì)于降低磨耗和提高產(chǎn)品品質(zhì)都有重要作用。目前絕大部分重鈣研磨用分散劑都是聚羧酸鹽水溶液，其最主要的合成方法是傳統(tǒng)的溶液自由基聚合。但是傳統(tǒng)的自由基聚合所合成的聚合物分子量分布很寬。據(jù)研究， 分散劑的分子量及其分布對(duì)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，會(huì)出現(xiàn)沉淀。因此合成一種分子量分布很窄的聚丙烯酸鈉對(duì)于提高其對(duì)碳酸鈣的研磨和分散效果具有十分重要的意義。原子轉(zhuǎn)移自由基聚合和反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合都是得到窄分子量分布的低分子量聚合物的較好的方法，相對(duì)于前者，后者有如下優(yōu)點(diǎn)不用帶入鹵代烷烴；引發(fā)劑可以是普通的自由基引發(fā)劑。因此，反向原子自由基聚合可以作為一個(gè)很好的研究方向。光敏引發(fā)聚合是一種不同于傳統(tǒng)引發(fā)劑引發(fā)的聚合方式，包括光直接引發(fā)、光引發(fā)劑引發(fā)和光敏劑間接引發(fā)等方式，具有很多常規(guī)自由基聚合不具備的優(yōu)勢(shì)，如，產(chǎn)品純凈，操作簡(jiǎn)單，受溫度影響很小等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種高效重鈣研磨分散劑及其光引發(fā)聚合的方法及應(yīng)用，以滿(mǎn)足有關(guān)利于發(fā)展的需要。本發(fā)明的方法，包括如下步驟(I)將過(guò)渡金屬鹵化物和2，2'-聯(lián)二吡啶，在溶劑中，氮?dú)鈿夥罩校?0 60°C反應(yīng)0. 5 I小時(shí)，得到配合物溶液；(2)70 120°C下，加入乙烯基羧酸酯單體和光引發(fā)劑或光敏劑，開(kāi)啟紫外光照射 30 60分鐘，再反應(yīng)5 20小時(shí)；(3)過(guò)氧化鋁柱子除去過(guò)渡金屬后，將所得溶液與氫氧化鈉溶液混合，80 120°C 水解3 10小時(shí)，使聚羧酸酯轉(zhuǎn)變?yōu)榫埕人徕c，蒸餾除去溶劑和醇副產(chǎn)物，再加重量濃度為 20 50%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為4 8，并加水調(diào)節(jié)重量固含量至41 43%，得到高效重鈣研磨分散劑；原料重量份數(shù)配比如下乙烯基竣酸酯單體
26-46 份
過(guò)渡金屬鹵化物
2,2'-聯(lián)二吡啶光引發(fā)劑或光敏劑
0.01 0.1 份
0.2 8份
溶劑
52-72 份
重量濃度為20 50%的氫氧化鈉溶液10 100份所述乙烯基羧酸酯單體為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；過(guò)渡金屬鹵化物為CuCl等低價(jià)過(guò)渡金屬氯化物或溴化物；2，2'-聯(lián)二吡啶是用于絡(luò)合過(guò)渡金屬以提高其溶解度；光敏引發(fā)劑為二苯甲酮、二苯甲酮衍生物，安息香，安息香衍生物，甲基乙烯基酮， 熒光素，曙紅。溶劑為二甲苯等油溶性溶劑。紫外光源為高壓汞燈，波長(zhǎng)介于100 IOOOnm之間；所獲得的分散劑，可用于重鈣研磨，也可用于輕鈣分散。所得超細(xì)碳酸鈣可用于造紙、涂料、塑料、橡膠、密封膠、醫(yī)藥、食品和化妝品等領(lǐng)域。本發(fā)明采用反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合和光引發(fā)聚合相結(jié)合的方法合成分子量分布較窄的高效重鈣研磨分散劑。先用丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯等酯類(lèi)單體以光引發(fā)的方式，進(jìn)行反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合制備分子量分布較窄的聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯， 然后用氫氧化鈉溶液水解，最后制得聚丙烯酸鈉或聚甲基丙烯酸鈉分散劑。該方法的優(yōu)點(diǎn)是，原料中不含鹵代烴，引發(fā)過(guò)程不帶入自由反離子，引發(fā)聚合的方式為光引發(fā)很環(huán)保，操作也比較簡(jiǎn)單，反應(yīng)受溫度影響較小，所得分散劑分子量分布很窄，應(yīng)用效果相比傳統(tǒng)分散劑具有明顯優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I.低分子量窄分布的聚丙烯酸鈉的制備在反應(yīng)釜中加入CuCl 3. Olg，充分通氮驅(qū)氧后加入甲苯300. 20g，攪拌混合，繼續(xù)通氮30分鐘后加入14. 03g 2，2'-聯(lián)二吡啶，氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫到50°C反應(yīng)I小時(shí)，得到均勻配合物溶液。調(diào)整溫度至100°C，加入經(jīng)過(guò)通氮驅(qū)氧的丙烯酸叔丁酯單體320. 52g和二苯甲酮4g，紫外光照射0. 5小時(shí)，再恒溫通氮反應(yīng)5小時(shí)。通過(guò)氧化鋁柱子過(guò)柱除去過(guò)渡金屬后將所得溶液和氫氧化鈉溶液(濃度32% ) 70. 16g混合后加熱水解3小時(shí)，使聚丙烯酸叔丁酯轉(zhuǎn)變?yōu)榫郾┧徕c。蒸餾除去溶劑和叔丁醇副產(chǎn)物。再加20g NaOH溶液(32%)調(diào)節(jié) pH至4. 35，并加水調(diào)節(jié)固含量至42%，得到最終的分散劑樣品。所得分散劑重均分子量為 5530，分子量分布指數(shù)為I. 28。實(shí)施例2.低分子量窄分布的聚甲基丙烯酸鈉的制備在反應(yīng)釜中加入FeCl2 5. 45g，充分通氮驅(qū)氧后加入甲苯350. 30g，攪拌混合，繼續(xù)通氮30分鐘后加入25. 20g 2，2'-聯(lián)二吡啶，氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫到50°C反應(yīng)I小時(shí)，得到均勻配合物溶液。升溫到95 °C，加入經(jīng)過(guò)通氮驅(qū)氧的甲基丙烯酸叔丁酯單體355. 24g和Sg 二苯甲酮，再恒溫通氮反應(yīng)7小時(shí)。通過(guò)氧化鋁柱子過(guò)柱除去過(guò)渡金屬后將所得溶液和氫氧化鈉溶液(濃度32% )70. 05g混合后加熱水解4小時(shí)，使聚甲基丙烯酸叔丁酯轉(zhuǎn)變?yōu)榫奂谆┧徕c。蒸餾除去溶劑和叔丁醇副產(chǎn)物。再加30g NaOH溶液(32%)調(diào)節(jié)pH至4. 45， 并加水調(diào)節(jié)固含量至42%，得到最終的分散劑樣品。所得分散劑重均分子量為3660，分子量分布指數(shù)為1.30。實(shí)施例3.低分子量窄分布的聚(丙烯酸鈉-CO-甲基丙烯酸鈉)的制備在反應(yīng)釜中加入NiBr2 4. Olg，充分通氮驅(qū)氧后加入甲苯350. 20g，攪拌混合，繼續(xù)通氮30分鐘后加入18. 60g 2，2'-聯(lián)二吡啶，氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫到50°C反應(yīng)I小時(shí)，得到均勻配合物溶液。調(diào)整溫度至90°C，加入經(jīng)過(guò)通氮驅(qū)氧的甲基丙烯酸叔丁酯176g、丙烯酸叔丁酯單體160g和5. 37g 二苯甲酮，恒溫通氮反應(yīng)10小時(shí)。通過(guò)氧化鋁柱子過(guò)柱除去過(guò)渡金屬后將所得溶液和氫氧化鈉溶液(濃度32% ) 70. 05g混合后加熱水解5小時(shí)，使共聚羧酸酯轉(zhuǎn)變?yōu)榫埕人徕c。蒸餾除去溶劑和叔丁醇副產(chǎn)物。再加70. IOg NaOH溶液(32% )調(diào)節(jié)pH至5.0，并加水調(diào)節(jié)固含量至42%，得到最終的分散劑樣品。所得分散劑重均分子量為4808，分子量分布指數(shù)為I. 33。實(shí)施例4實(shí)施例I 3分散劑以及對(duì)比樣(按美國(guó)專(zhuān)利20020019329A1公開(kāi)的方法制備的分散劑，重均分子量5591,而分子量分布指數(shù)I. 43)在98級(jí)重I丐研磨中的應(yīng)用實(shí)例(分散劑固含量均為42%)在15升研磨罐中加入2. 5公斤水，開(kāi)啟攪拌，加入分散劑155克，攪拌均勻后加入
7.5公斤重質(zhì)碳酸鈣粉料，研磨2小時(shí)后出料，經(jīng)粒徑儀測(cè)得粒徑小于2 u m碳酸鈣顆粒重量含量達(dá)到98%以上,得碳酸I丐楽;料,重量固含量略大于75%,加水調(diào)到重量固含量為75% 后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)粘度、I小時(shí)后粘度和靜置粘度的測(cè)試。分散后I小時(shí)粘度數(shù)據(jù)如下
權(quán)利要求
1.高效重鈣研磨分散劑的光引發(fā)聚合的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將過(guò)渡金屬鹵化物和2，2'-聯(lián)二吡啶，在溶劑中，氮?dú)鈿夥罩?，反?yīng)，得到配合物溶液；(2)加入乙烯基羧酸酯單體和光引發(fā)劑或光敏劑，開(kāi)啟紫外光照射，再反應(yīng)；(3)過(guò)氧化鋁柱子除去過(guò)渡金屬后，將所得溶液與氫氧化鈉溶液混合水解，蒸餾除去溶劑和醇副產(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.41 43%，得到高效重鈣研磨分散劑；原料重量份數(shù)配比如下乙烯基竣酸酯單體過(guò)渡金屬鹵化物 2,2'-聯(lián)二吡啶光引發(fā)劑或光敏劑溶劑.26 46份 0.05 2份 0.2 8份 0.01 0.1 份 52-72 份.60°C，反應(yīng)時(shí)重量濃度為20 50%的氫氧化鈉溶液10 100份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(I)中，反應(yīng)溫度40 間0. 5 I小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，70 120°C下，加入乙烯基羧酸酯單體和光引發(fā)劑或光敏劑，開(kāi)啟紫外光照射30 60分鐘，再反應(yīng)5 20小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的方法，其特征在于，所述乙烯基羧酸酯單體為丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；過(guò)渡金屬鹵化物為低價(jià)過(guò)渡金屬氯化物或溴化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，光引發(fā)劑為二苯甲酮、二苯甲酮衍生物、 安息香、安息香衍生物、甲基乙烯基酮、熒光素或曙紅；溶劑為二甲苯等油溶性溶劑，紫外光源為高壓萊燈，波長(zhǎng)介于100 IOOOnm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的方法制備的高效重鈣研磨分散劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效重鈣研磨分散劑的應(yīng)用，其特征在于，用于重鈣研磨或用于輕鈣分散。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高效重鈣研磨分散劑及其光引發(fā)聚合的方法及應(yīng)用，聚合方法包括如下步驟(1)將過(guò)渡金屬鹵化物和2，2′-聯(lián)二吡啶，在溶劑中反應(yīng)，得到配合物溶液；(2)加入乙烯基羧酸酯單體和光引發(fā)劑或光敏劑，開(kāi)啟紫外光照射后，反應(yīng)；(3)過(guò)柱除去過(guò)渡金屬，水解，蒸餾，產(chǎn)物調(diào)節(jié)pH為4～8，重量固含量為41～43％，得到高效重鈣研磨分散劑。原料重量份數(shù)配比如下乙烯基羧酸酯單體26～46份，過(guò)渡金屬鹵化物0.05～2份，2，2′-聯(lián)二吡啶0.2～8份，光引發(fā)劑或光敏劑0.01～0.1份，溶劑52～72份，20～50％的氫氧化鈉溶液10～100份。所得分散劑分子量分布很窄，應(yīng)用效果相比傳統(tǒng)分散劑具有明顯優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)C09C1/02GK102532373SQ20111037570
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者施曉旦, 王養(yǎng)臣, 金霞朝 申請(qǐng)人:上海東升新材料有限公司