一种支化聚丙烯酸类分散剂及其制备方法和应用.pdf

摘要
申请专利号：	CN201110119702.8	申请日：	2011.05.10
公开号：	CN102775546A	公开日：	2012.11.14
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C08F 220/06申请日:20110510\|\|\|公开
IPC分类号：	C08F220/06; C08F222/06; C08F222/02; C08F228/02; C08F220/58; C08F4/40; C08F222/14; C08F290/06; C08F212/36; C08F222/20; B01F17/52; C09C1/02; C09C3/04	主分类号：	C08F220/06
申请人：	永港伟方（北京）科技股份有限公司
发明人：	雷得定; 孙睢州; 郝丙业
地址：	100080 北京市海淀区海淀大街38号银科大厦716
优先权：
专利代理机构：	北京科龙寰宇知识产权代理有限责任公司 11139	代理人：	孙皓晨;费碧华
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内容摘要

本发明公开了一种支化聚丙烯酸类分散剂及其制备方法和应用，是在线性聚丙烯酸钠分散剂的分子链中引入多烯类单体，得到支化的分散剂结构，使其能够对研磨产生的新截面进行更好的包覆，提高了研磨分散效率。另外引入甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)等能够提供更强负电荷的单体，提高双电层静电排斥作用，减少碳酸钙颗粒间的团聚作用，降低研磨浆的粘度。该分散剂可使碳酸钙的研磨具有研磨效率高、浆料粘度低、分散性好且比较稳定的特点。

权利要求书

1：一种支化聚丙烯酸类分散剂的制备方法，是以丙烯酸为主要反应单体，加入甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸钠、 AMPS 中的一种或几种单体作为共聚单体，另外加入多烯类单体，以氧化还原体系为引发体系，通过水溶液聚合而成，用碱性物质中和。
2：根据权利要求 1 所述的制备方法，具体按以下操作步骤进行： (1) 将一定量的水和引发体系的还原剂加入反应器中作为底料，搅拌溶解； (2) 将丙烯酸单体、共聚单体、多烯类单体、一定量的水配成溶液，并用碱性物质中和，再加入引发体系的剩余还原剂配成滴加液 A ； (3) 将引发体系的氧化剂、一定量的水配成滴加液 B ； (4) 将溶液 A、 B 采取滴加的方式加入到步骤 (1) 所述的反应器中，然后进行聚合反应，反应结束后，降温，最后用碱性物质中和，放料即可。
3：根据权利要求 2 所述的制备方法，其特征在于所述加入的多烯类单体为季戊四醇三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、四甘醇二丙烯酸酯中的一种或它们的组合。
4：根据权利要求 2 所述的制备方法，其特征在于所述引发体系为过硫酸钠 - 次亚磷酸钠体系、过硫酸铵 - 亚硫酸氢钠、过氧化氢 - 硫酸亚铁体系中的一种或两种复合使用；所述引发体系中的氧化剂与还原剂的重量比例为 1 ∶ 2-1.25 ∶ 2。
5：根据权利要求 2 所述的制备方法，其特征在于所用各原料的质量份数为：丙烯酸单体为 18 ～ 20 份，共聚单体总量为 5 ～ 7 份，多烯类单体为 3 ～ 5 份，碱性物质 16-18 份，引发体系的氧化剂还原剂总和为 2 ～ 3 份，水为 47-56 份。
6：根据权利要求 2 所述的制备方法，其特征在于所述碱性物质为片碱，配成 40-45％的碱溶液使用。
7：根据权利要求 2 所述的制备方法，其特征在于用碱性物质中和溶液 pH 值为 4-5。
8：根据权利要求 2 所述的制备方法，其特征在于所述的聚合反应的温度为 80-87℃；所述滴加的时间为 5-5.5h ；所述反应时间为 1-1.5h。
9：根据权利要求 1-8 任一项所述方法制备的分散剂。
10：根据权利要求 9 所述的分散剂的应用，是将其作为湿磨碳酸钙的分散剂。

说明书

一种支化聚丙烯酸类分散剂及其制备方法和应用
    技术领域本发明涉及一种合成高分子碳酸钙湿磨分散剂，尤其是一种用于涂布碳酸钙研磨的支化聚丙烯酸类分散剂及其制备方法和应用。
     技术背景重质碳酸钙 (GCC) 是一种广泛应用的非金属矿物粉，白度高、遮盖力好、流动性优良，是造纸用涂料的主要来源。造纸用涂料要求高浓低黏，使重质碳酸钙分散成高浓度变得非常重要。用于造纸涂料的重质碳酸钙是一种经湿磨碳酸钙后得到的微细颗粒，颗粒的细度级别因用途不同而不同，如涂料的底涂 GCC 可稍粗，面涂 GCC 必须细小，细度达到 95％以上 ( ＜ 2μm)。颗粒破碎过程表面分子处于不平衡状态，其内部或表面分子都具有一定程度的吸引力。进一步细化时，具有活性的表面面积会变得非常大，此时细小颗粒表面张力便延伸捕捉其周围的物质，并随着粒度超细化而更加严重。从热力学的角度来说，由于超细粉体拥有巨大的比表面积，其表面能相当大，造成体系处于相对极不稳定的热力学状态。而且固体的微细化过程中，小粒子的内部结合力、晶格不断地被破坏，颗粒表面形成许多不饱和键，使颗粒的表面活性和体系的总能量不断增加，使超细粉的表面性质变得更加活跃，必须吸附周围的物质。因此要达到较好的研磨级别，必须在介质中加入分散剂以稳定颗粒。
     发明内容
     为了解决现有技术中分散剂的稳定作用不够理想的问题，本发明的目的之一在于提供一种用于涂布碳酸钙研磨的支化聚丙烯酸类分散剂，其独特的分子链结构使其能够对研磨产生的新截面进行更好的包覆，使研磨分散能够顺利高效的进行，同时本发明分散剂的双电层静电排斥作用，能够减少碳酸钙颗粒间的团聚作用，降低研磨浆的粘度。
     为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
     本发明的新型支化聚丙烯酸类分散剂，是由以下质量份数的原料制成：丙烯酸单体为 18 ～ 20 份，共聚单体总量为 5 ～ 7 份，多烯类单体为 3 ～ 5 份，碱性物质 16-18 份，引发体系的氧化剂还原剂总和为 2 ～ 3 份，水为 47-56 份。
     本发明的另一目的是提供一种制备所述支化聚丙烯酸类分散剂的方法，所采用的技术方案是：
     以丙烯酸为主要反应单体，加入甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸钠、 AMPS(2- 丙烯酰胺 -2- 甲基丙磺酸 ) 中的一种或几种单体作为共聚单体，另外加入多烯类单体，以氧化还原体系为引发体系，通过水溶液聚合而成，最后用碱性物质中和。
     具体的，按以下操作步骤进行：
     (1) 将一定量的水和引发体系的还原剂加入反应器中作为底料，搅拌溶解；
     (2) 将丙烯酸单体、共聚单体、多烯类单体、一定量的水配成溶液，并用碱性物质中和，再加入引发体系的剩余还原剂配成滴加液 A ；
     (3) 将引发体系的氧化剂、一定量的水配成滴加液 B ；(4) 将溶液 A、 B 采取滴加的方式加入到步骤 (1) 所述的反应器中，然后进行聚合反应，反应结束后，降温，最后用碱性物质中和，放料即可。
     其中，所述加入的多烯类单体为季戊四醇三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、四甘醇二丙烯酸酯中的一种或它们的组合。
     其中，所述引发体系为过硫酸钠 - 次亚磷酸钠体系、过硫酸铵 - 亚硫酸氢钠、过氧化氢 - 硫酸亚铁体系中的一种或两种复合使用；所述引发体系中的氧化剂与还原剂的重量比例为 1 ∶ 2-1.25 ∶ 2。
     其中，所用原料的质量份数为：丙烯酸单体为 18 ～ 20 份，共聚单体总量为 5 ～ 7 份，多烯类单体为 3 ～ 5 份，碱性物质 16-18 份，引发体系的氧化剂还原剂总和为 2 ～ 3 份，水为 47-56 份。
     其中，所述碱性物质为片碱，配成 40-45 ％的碱溶液使用；用其中和溶液 pH 值为 4-5。
     其中，所述的聚合反应的温度为 80-87℃ ；所述滴加的时间为 5-5.5h ；所述聚合反应时间为 1-1.5h。
     用上述方法即可制备出本发明所要求的用于涂布碳酸钙研磨的支化聚丙烯酸类分散剂。
     所制备的分散剂可将其作为湿磨碳酸钙的分散剂应用。
     本发明的制备工艺，其由于采用滴加合成工艺，反应过程放热少，反应平稳，反应温度低，工艺过程简单，反应达到要求后降温放料即可，工业上可以很好的实现。
     具体实施方法下面结合具体实施例以及对比例对本发明方法及优点作进一步的比较说明。
     新型支化聚丙烯酸类分散剂的制备按以下步骤进行：
     (1) 将一定量的水和引发体系的还原剂加入反应器中作为底料，搅拌溶解；
     (2) 将丙烯酸单体、共聚单体、多烯类单体、一定量的水配成溶液，并用碱性物质中和至 pH 为 4 左右，再加入引发体系的剩余还原剂配成滴加液 A ；
     (3) 将引发体系的氧化剂、一定量的水配成滴加液 B ；
     (4) 将溶液 A、 B 在一定温度下采取滴加的方式在一定时间内加入到步骤 (1) 所述的反应器中，再反应一段时间停止反应，降温至 50℃以下，用碱性物质中和至 pH 为 5 左右，放料即可。
     其中，滴加的时间为 5-5.5h ；聚合反应的温度为 80-87 ℃ ；聚合反应时间为 1-1.5h。
     实施例药品的用量及得到的产品如下表：
     碳酸钙浆料的制备：
     用本发明实施例 1-5 的分散剂与市售聚丙烯酸钠分散剂作为对比例在同样的工艺下研磨分散。
     研磨分散工艺：
     在 100kg 的搅拌槽中加入 kg 升水，开搅拌，加入分散剂 260g，搅拌均匀，加入 325
     目碳酸钙 75kg 进行预分散，分散均匀后，用泵送至两台串联的研磨机中，研磨介质为锆珠。研磨 1h 后补加 240g 分散剂。继续研磨 6h 后既得重质碳酸钙浆料，得固含量为 75％的浆料。
     采用 ISO2884-2-2003 标准规定，用 NDJ-1 型旋转粘度计测得浆料粘度为 231cps。粒径由粒径仪测试。各样品数据见表：
     从上表可以看出同样的研磨条件下，使用本发明实施例 1-5 的分散剂，浆料粘度低，粒径小，分散性好且比较稳定。
     以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
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1、(10)申请公布号 CN 102775546 A(43)申请公布日 2012.11.14CN102775546A*CN102775546A*(21)申请号 201110119702.8(22)申请日 2011.05.10C08F 220/06(2006.01)C08F 222/06(2006.01)C08F 222/02(2006.01)C08F 228/02(2006.01)C08F 220/58(2006.01)C08F 4/40(2006.01)C08F 222/14(2006.01)C08F 290/06(2006.01)C08F 212/36(2006.01)C08F 222/20(。

2、2006.01)B01F 17/52(2006.01)C09C 1/02(2006.01)C09C 3/04(2006.01)C09C 3/10(2006.01)D21H 19/58(2006.01)(71)申请人永港伟方（北京）科技股份有限公司地址 100080 北京市海淀区海淀大街38号银科大厦716(72)发明人雷得定孙睢州郝丙业(74)专利代理机构北京科龙寰宇知识产权代理有限责任公司 11139代理人孙皓晨费碧华(54) 发明名称一种支化聚丙烯酸类分散剂及其制备方法和应用(57) 摘要本发明公开了一种支化聚丙烯酸类分散剂及其制备方法和应用，是在线性聚丙烯酸钠分散剂的分子链中引入多。

3、烯类单体，得到支化的分散剂结构，使其能够对研磨产生的新截面进行更好的包覆，提高了研磨分散效率。另外引入甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)等能够提供更强负电荷的单体，提高双电层静电排斥作用，减少碳酸钙颗粒间的团聚作用，降低研磨浆的粘度。该分散剂可使碳酸钙的研磨具有研磨效率高、浆料粘度低、分散性好且比较稳定的特点。(51)Int.Cl.权利要求书1页说明书4页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 4 页1/1页21.一种支化聚丙烯酸类分散剂的制备方法，是以丙烯酸为主要反应单体，加入甲基丙烯酸。

4、、马来酸酐、富马酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸钠、AMPS中的一种或几种单体作为共聚单体，另外加入多烯类单体，以氧化还原体系为引发体系，通过水溶液聚合而成，用碱性物质中和。2.根据权利要求1所述的制备方法，具体按以下操作步骤进行：(1)将一定量的水和引发体系的还原剂加入反应器中作为底料，搅拌溶解；(2)将丙烯酸单体、共聚单体、多烯类单体、一定量的水配成溶液，并用碱性物质中和，再加入引发体系的剩余还原剂配成滴加液A；(3)将引发体系的氧化剂、一定量的水配成滴加液B；(4)将溶液A、B采取滴加的方式加入到步骤(1)所述的反应器中，然后进行聚合反应，反应结束后，降温，最后用碱性物质中和，放料即可。3.根据。

5、权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述加入的多烯类单体为季戊四醇三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、四甘醇二丙烯酸酯中的一种或它们的组合。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述引发体系为过硫酸钠-次亚磷酸钠体系、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过氧化氢-硫酸亚铁体系中的一种或两种复合使用；所述引发体系中的氧化剂与还原剂的重量比例为12-1.252。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所用各原料的质量份数为：丙烯酸单体为1820份，共聚单体总量为57份，多烯类单体为35份，碱性物质16-18份，引发体系的氧化剂还原剂总和为23份，水为47-56份。6.根。

6、据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述碱性物质为片碱，配成40-45的碱溶液使用。7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于用碱性物质中和溶液pH值为4-5。8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的聚合反应的温度为80-87；所述滴加的时间为5-5.5h；所述反应时间为1-1.5h。9.根据权利要求1-8任一项所述方法制备的分散剂。10.根据权利要求9所述的分散剂的应用，是将其作为湿磨碳酸钙的分散剂。权利要求书CN 102775546 A1/4页3一种支化聚丙烯酸类分散剂及其制备方法和应用技术领域0001 本发明涉及一种合成高分子碳酸钙湿磨分散剂，尤其是一种用于涂布碳酸。

7、钙研磨的支化聚丙烯酸类分散剂及其制备方法和应用。技术背景0002 重质碳酸钙(GCC)是一种广泛应用的非金属矿物粉，白度高、遮盖力好、流动性优良，是造纸用涂料的主要来源。造纸用涂料要求高浓低黏，使重质碳酸钙分散成高浓度变得非常重要。用于造纸涂料的重质碳酸钙是一种经湿磨碳酸钙后得到的微细颗粒，颗粒的细度级别因用途不同而不同，如涂料的底涂GCC可稍粗，面涂GCC必须细小，细度达到95以上(2m)。颗粒破碎过程表面分子处于不平衡状态，其内部或表面分子都具有一定程度的吸引力。进一步细化时，具有活性的表面面积会变得非常大，此时细小颗粒表面张力便延伸捕捉其周围的物质，并随着粒度超细化而更加严重。从热力学的。

8、角度来说，由于超细粉体拥有巨大的比表面积，其表面能相当大，造成体系处于相对极不稳定的热力学状态。而且固体的微细化过程中，小粒子的内部结合力、晶格不断地被破坏，颗粒表面形成许多不饱和键，使颗粒的表面活性和体系的总能量不断增加，使超细粉的表面性质变得更加活跃，必须吸附周围的物质。因此要达到较好的研磨级别，必须在介质中加入分散剂以稳定颗粒。发明内容0003 为了解决现有技术中分散剂的稳定作用不够理想的问题，本发明的目的之一在于提供一种用于涂布碳酸钙研磨的支化聚丙烯酸类分散剂，其独特的分子链结构使其能够对研磨产生的新截面进行更好的包覆，使研磨分散能够顺利高效的进行，同时本发明分散剂的双电层静电排斥作用。

9、，能够减少碳酸钙颗粒间的团聚作用，降低研磨浆的粘度。0004 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：0005 本发明的新型支化聚丙烯酸类分散剂，是由以下质量份数的原料制成：丙烯酸单体为1820份，共聚单体总量为57份，多烯类单体为35份，碱性物质16-18份，引发体系的氧化剂还原剂总和为23份，水为47-56份。0006 本发明的另一目的是提供一种制备所述支化聚丙烯酸类分散剂的方法，所采用的技术方案是：0007 以丙烯酸为主要反应单体，加入甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、甲基丙烯磺酸钠、AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)中的一种或几种单体作为共聚单体，另外加入多烯类单体，以氧化。

10、还原体系为引发体系，通过水溶液聚合而成，最后用碱性物质中和。0008 具体的，按以下操作步骤进行：0009 (1)将一定量的水和引发体系的还原剂加入反应器中作为底料，搅拌溶解；0010 (2)将丙烯酸单体、共聚单体、多烯类单体、一定量的水配成溶液，并用碱性物质中和，再加入引发体系的剩余还原剂配成滴加液A；0011 (3)将引发体系的氧化剂、一定量的水配成滴加液B；说明书CN 102775546 A2/4页40012 (4)将溶液A、B采取滴加的方式加入到步骤(1)所述的反应器中，然后进行聚合反应，反应结束后，降温，最后用碱性物质中和，放料即可。0013 其中，所述加入的多烯类单体为季戊四醇。

11、三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、四甘醇二丙烯酸酯中的一种或它们的组合。0014 其中，所述引发体系为过硫酸钠-次亚磷酸钠体系、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过氧化氢-硫酸亚铁体系中的一种或两种复合使用；所述引发体系中的氧化剂与还原剂的重量比例为12-1.252。0015 其中，所用原料的质量份数为：丙烯酸单体为1820份，共聚单体总量为57份，多烯类单体为35份，碱性物质16-18份，引发体系的氧化剂还原剂总和为23份，水为47-56份。0016 其中，所述碱性物质为片碱，配成40-45的碱溶液使用；用其中和溶液pH值为4-5。0017 其中，所述的聚合反应的温度为。

12、80-87；所述滴加的时间为5-5.5h；所述聚合反应时间为1-1.5h。0018 用上述方法即可制备出本发明所要求的用于涂布碳酸钙研磨的支化聚丙烯酸类分散剂。0019 所制备的分散剂可将其作为湿磨碳酸钙的分散剂应用。0020 本发明的制备工艺，其由于采用滴加合成工艺，反应过程放热少，反应平稳，反应温度低，工艺过程简单，反应达到要求后降温放料即可，工业上可以很好的实现。0021 具体实施方法0022 下面结合具体实施例以及对比例对本发明方法及优点作进一步的比较说明。0023 新型支化聚丙烯酸类分散剂的制备按以下步骤进行：0024 (1)将一定量的水和引发体系的还原剂加入反应器中作为底料，搅拌溶。

13、解；0025 (2)将丙烯酸单体、共聚单体、多烯类单体、一定量的水配成溶液，并用碱性物质中和至pH为4左右，再加入引发体系的剩余还原剂配成滴加液A；0026 (3)将引发体系的氧化剂、一定量的水配成滴加液B；0027 (4)将溶液A、B在一定温度下采取滴加的方式在一定时间内加入到步骤(1)所述的反应器中，再反应一段时间停止反应，降温至50以下，用碱性物质中和至pH为5左右，放料即可。0028 其中，滴加的时间为5-5.5h；聚合反应的温度为80-87；聚合反应时间为1-1.5h。0029 实施例药品的用量及得到的产品如下表：0030 说明书CN 102775546 A3/4页50031 0。

14、032 碳酸钙浆料的制备：0033 用本发明实施例1-5的分散剂与市售聚丙烯酸钠分散剂作为对比例在同样的工艺下研磨分散。0034 研磨分散工艺：0035 在100kg的搅拌槽中加入kg升水，开搅拌，加入分散剂260g，搅拌均匀，加入325说明书CN 102775546 A4/4页6目碳酸钙75kg进行预分散，分散均匀后，用泵送至两台串联的研磨机中，研磨介质为锆珠。研磨1h后补加240g分散剂。继续研磨6h后既得重质碳酸钙浆料，得固含量为75的浆料。0036 采用ISO2884-2-2003标准规定，用NDJ-1型旋转粘度计测得浆料粘度为231cps。粒径由粒径仪测试。各样品数据见表：0037 0038 从上表可以看出同样的研磨条件下，使用本发明实施例1-5的分散剂，浆料粘度低，粒径小，分散性好且比较稳定。0039 以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。说明书CN 102775546 A。

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