CN103709308B - 一种超枝化分散剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超枝化分散剂的制备方法，它包括的步骤为：配制（甲基）丙烯酸（酯）、活性物质、疏水大单体溶液备用；配制氧化-还原引发剂溶液备用；将水升温至80～85℃，加入10-30％的引发剂溶液，5～10分钟后，向其中同时滴加备用的混合原料溶液和剩余的引发剂溶液；85～90℃保温1～1.5小时；降温至40℃以下，中和反应，并控制温度<50℃；检测合格后出料即可。本发明制备的超枝化分散剂为水性分散剂，具有环保、安全、性能优异等特点，其完善了国内市场产品的种类；采用的疏水大单体与羧酸具有良好的协同作用，且采用合适的温度与引发剂，使产品达到了良好的分散和稳定效果，尤其对炭黑、有机颜料等比较难分散的体系具有良好的分散效果。

Description

一种超枝化分散剂的制备方法

技术领域

本发明属精细化工领域，尤其涉及一种超枝化分散剂的制备方法。

背景技术

由于环保问题的日益加剧，人们的环保意识也日益增强，纺织、皮革、包装、涂料、油墨等行业所需要的助剂越来越水性化。目前市场上分散剂的品种较多，但超支化的羧酸类分散剂品种不多，而当将炭黑或有机颜料分散成色浆时，三苯乙烯苯酚类的非离子表面活性剂具有良好的润湿效果，但由于炭黑和有机颜料的润湿比较困难，故需要加入大量的此类表面活性剂、而大量此类表面活性剂的存在导致了色浆对涂层耐水性的破坏，通过将三苯乙烯苯酚聚环氧乙烷化合物进行（甲基）丙烯酸等封端酯化、引入不饱和双键，再通过共聚引入到分散剂中，从而将分散剂与润湿剂有机地结合起来，此时由于疏水大单体与羧酸具有良好的协同作用，可以使色浆达到良好的分散和稳定效果。所以开发疏水大单体改性的超枝化分散剂不仅具有良好的应用前景，也将会完善市场产品，为水性助剂类产品提供新型的、同时具备润湿和分散性能的新品种。

发明内容

本发明正是为了克服上述不足，所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、易于实现，性能优异的超枝化分散剂的制备方法，该超枝化分散剂对炭黑、有机颜料等比较难分散的体系具有良好的分散效果。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种超枝化分散剂的制备方法，它包括如下步骤：

（1）、向反应容器中边搅拌边加入（甲基）丙烯酸（酯）、活性物质、疏水大单体，然后以80～120rpm的速度搅拌0.5～1小时，再分批加入恒压滴液漏斗中备用；

（2）、将引发剂、还原剂分别溶于水中，在磁力搅拌器上以200～250rpm的速度搅拌0.5～1小时，然后分批加入另一恒压滴液漏斗中备用；

（3）、向反应容器中加入水，通入氮气保护，边搅拌边升温至80-85℃；

（4）、加入10-30％的步骤（2）中备用的引发剂、还原剂水溶液，并保持温度80-85℃；

（5）、5～10分钟后，向反应容器中同时匀速滴加步骤（1）中恒压滴液漏斗中备用的混合原料溶液和步骤（2）中剩余的引发剂、还原剂溶液，在2.5-3小时内滴加完毕；

（6）、滴加完毕后升温至85-90℃，保温1～1.5小时；

（7）、降温至40℃以下，滴加碱液进行中和，并控制温度<50℃；

（8）、中和完毕后，检测外观为浅黄色透明液体，固含量为40±2％，PH=7～9为合格品，检测合格后出料即可；

其中：（甲基）丙烯酸（酯）、活性物质、疏水大单体、引发剂、还原剂的质量比25-50:10-25:5～30:3～10:3～10。

所述活性物质为乙烯基璜酸钠、马来酸酐或衣康酸中的一种或几种，该活性物质均为水溶性单体，在体系中主要提高分散效果、储存稳定性及聚合稳定性等。

所述的疏水大单体为三苯乙烯基苯酚-（EO）10-100-（甲基）丙烯酸酯中的任意一种或几种。

所述的（甲基）丙烯酸（酯）为丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸中的一种或几种，其中至少含有丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。

其中，优选地，所述步骤（1）为：向一定量水中加入活性物质配制成水溶液，边搅拌边加入（甲基）丙烯酸（酯）、疏水大单体，然后以80～120rpm的速度搅拌0.5～1小时，再分批加入恒压滴液漏斗中备用。

其中，步骤（6）为：滴加完毕后采用一定量的水冲洗恒压滴液漏斗中的混合原料、引发剂水溶液，并同时等速滴加入反应容器，同时升温至85-90℃，冲洗水滴加完毕后，保温1～1.5小时。

其中，所述的引发剂为过硫酸盐，如过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾等，所述的还原剂为焦亚硫酸钠。其中，所述的引发剂和还原剂组成过硫酸盐-焦亚硫酸钠复合的氧化-还原体系。

其中，步骤（7）中所述的碱液的质量百分比浓度为25-50%。

有益效果：本发明所述的超枝化分散剂的制备方法制备的新型水性分散剂，具备润湿和分散性能，具有环保、安全、性能优异等特点，其完善了国内市场产品的种类，完善了分散剂的品种；本发明采用的疏水大单体与羧酸具有良好的协同作用，且采用合适的温度与引发剂、还原剂，使产品达到了良好的分散和稳定效果，尤其对炭黑、有机颜料等比较难分散的体系具有良好的分散效果，且不会破坏涂层的耐水性，且价格经济，使用范围广泛，具有良好的应用前景；本发明的制造工艺简单，易于实现大规模生产。具体实施方式

实施例1：

原料配方：甲基丙烯酸：270g、马来酸酐：90g、三苯乙烯基苯酚-(EO)10-甲基丙烯酸酯：120、过硫酸铵：45g、焦亚硫酸钠：45g、水：725g、氨水(25%)：339g

在室温条件下，将90g马来酸酐加入200g水中配制成水溶液，边搅拌边加入270g甲基丙烯酸、90g三苯乙烯基苯酚-(EO)₁₀-甲基丙烯酸酯，然后以80rpm的速度搅拌1小时，再分批加入恒压滴液漏斗中备用；

分别将45g过硫酸铵、45g焦亚硫酸钠溶于100g水中，于磁力搅拌器上以200rpm的速度搅拌0.5小时，然后分批加入到100ml恒压滴液漏斗中备用；

向2000ml4口烧瓶中加入300g水，通入氮气保护，边搅拌边升温至85℃；然后分别加入29g引发剂、29g还原剂水溶液，保持温度85℃，同时匀速滴加混合原料溶液、剩余的过硫酸铵、焦亚硫酸钠水溶液，2小时45分滴加完毕，滴加完毕后，用余下的25ml分别冲洗混合原料、引发剂、还原剂的配制及滴加容器，并滴加入反应瓶，升温至89℃，保温1.5小时；

将反应液降温至35℃，滴加备用的氨水溶液进行中和，并控制温度<50℃；

中和完毕后，检测外观为浅黄色透明液体，固含量为39.7％，PH=8.2，检测合格，出料即得。

实施例2：

原料配方：甲基丙烯酸：350g、乙烯基璜酸钠（25%水溶液)：50g、马来酸酐：100g、三苯乙烯基苯酚-(EO)₄₀-甲基丙烯酸酯：120、过硫酸钾：60g、焦亚硫酸钠：60g、水：1100g、NaOH：240g

在室温条件下，将50g乙烯基璜酸钠（25%水溶液)加入300g水中配制成水溶液，边搅拌边加入350g甲基丙烯酸、100g马来酸酐、120g熔化的三苯乙烯基苯酚-(EO)₄₀-甲基丙烯酸酯，然后以100rpm的速度搅拌0.5小时，再分批加入恒压滴液漏斗中备用；

将60g过硫酸钾、60g焦亚硫酸钠分别溶于120g水中，于磁力搅拌器上以250rpm的速度搅拌0.5小时，然后分批加入到100ml恒压滴液漏斗中备用；

向2000ml4口烧瓶中加入300g水，通入氮气保护，边搅拌边升温至85℃；然后加入各36g引发剂、36g还原剂水溶液，保持温度83℃，同时匀速滴加混合原料溶液、剩余的过硫酸钾、焦亚硫酸钠水溶液，3小时滴加完毕；

滴加完毕，用20g水分别冲洗混合原料、引发剂、还原剂水溶液滴加漏斗，并同时等速滴加入反应瓶，同时升温至90℃，滴加完毕后，保温1小时；

将240gNaOH溶于240g水中配置成50％的NaOH水溶液冷却到30℃以下备用；

将反应液降温至30℃，滴加备用的50％NaOH水溶液进行中和，并控制温度<50℃；

中和完毕后，检测外观为浅黄色透明液体，固含量为40.3％，PH=7.9，检测合格，出料即得。

实施例3：

原料配方：丙烯酸：360g、丙烯酸甲酯：40g、马来酸酐：100g、三苯乙烯基苯酚-(EO)₁₀-甲基丙烯酸酯：60、三苯乙烯基苯酚-(EO)₂₀-甲基丙烯酸酯：90、过硫酸铵：75g、焦亚硫酸钠：75g、水：1300g、NaOH：282g；

在室温条件下，将100g马来酸酐加入300g水中配制成水溶液，边搅拌边加入丙烯酸：360g、丙烯酸甲酯：40g、、60g三苯乙烯基苯酚-(EO)₁₀-甲基丙烯酸酯、90g熔化的三苯乙烯基苯酚-(EO)₂₀-甲基丙烯酸酯，然后以100rpm的速度搅拌0.5小时，再分批加入恒压滴液漏斗中备用；

分别将75g过硫酸铵、75g焦亚硫酸钠溶于150g水中，于磁力搅拌器上以200rpm的速度搅拌1小时，然后分批加入到100ml恒压滴液漏斗中备用；

向2500ml4口烧瓶中加入400g水，通入氮气保护，边搅拌边升温至83℃；然后加入各45g引发剂、45g还原剂水溶液，保持温度85℃，同时匀速滴加混合原料溶液、剩余的过硫酸铵、焦亚硫酸钠水溶液，3小时滴加完毕；

滴加完毕，用18g水分别冲洗混合原料、引发剂水溶液滴加漏斗，并同时等速滴加入反应瓶，同时升温至90℃，保温1.5小时；

将282gNaOH溶于282g水中配置成50％的NaOH水溶液冷却到30℃以下备用；

将反应液降温至30℃，滴加备用的50％NaOH水溶液进行中和，并控制温度<50℃；

中和完毕后，检测外观为浅黄色透明液体，固含量为40.5％，PH=8.3，检测合格，出料即得。

实施例4：

原料配方：甲基丙烯酸：200、丙烯酸：150g、马来酸酐：75g、衣康酸：25g、三苯乙烯基苯酚-(EO)₂₉-甲基丙烯酸酯：150、过硫酸铵：75g、焦亚硫酸钠：75g、水：1220g、NaOH：253g；

在室温条件下，将75g马来酸酐、25g衣康酸加入300g水中配制成水溶液，边搅拌边加入200g甲基丙烯酸、150g丙烯酸和150g熔化的三苯乙烯基苯酚-(EO)₂₉-甲基丙烯酸酯，然后以100rpm的速度搅拌1小时，再分批加入恒压滴液漏斗中备用；

分别将75g过硫酸铵、75g焦亚硫酸钠溶于150g水中，于磁力搅拌器上以200rpm的速度搅拌0.5小时，然后分批加入到100ml恒压滴液漏斗中备用；

向2500ml4口烧瓶中加入320g水，通入氮气保护，边搅拌边升温至84℃；然后分别加入45g引发剂、45g还原剂水溶液，保持温度85℃，同时匀速滴加混合原料溶液、剩余的过硫酸铵、焦亚硫酸钠水溶液，3小时滴加完毕。

滴加完毕，用47g水分别冲洗混合原料、引发剂、还原剂水溶液滴加漏斗，并同时等速滴加入反应瓶，同时升温至90℃，保温1.5小时；

将253gNaOH溶于253g水中配置成50％的NaOH水溶液冷却到30℃以下备用；

将反应液降温至30℃，滴加备用的50％NaOH水溶液进行中和，并控制温度<50℃；

中和完毕后，检测外观为浅黄色透明液体，固含量为40.3％，PH=8.1，检测合格，出料即得。

应用实施例：

将上述实施例1-4制备的超枝化分散剂及博纳公司的540配制成色含量为30%的水性色浆，色浆配制条件为：室温20-30℃，1500rpm条件下高速分散0.5小时，然后砂磨0.5小时。将配制成的色浆分别进行色浆粘度、分散力及储存稳定性测试，检测结果如下表所示：

由上表可知：

1、上述实施例1-4所制备的超支化分散剂配制成的色浆粘度较低、具有优异的储存稳定性；

2、分散剂的分散力越强、则色浆的粘度越低，储存稳定性越长、则分散稳定性越好。

Claims (6)

1.一种超枝化分散剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、向反应容器中边搅拌边加入(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯、活性物质、疏水大单体，以80～120rpm的速度搅拌0.5～1小时，再分批加入恒压滴液漏斗中备用；

(2)、将引发剂、还原剂溶于水中，在磁力搅拌器上以200～250rpm的速度搅拌0.5～1小时，然后分批加入另一恒压滴液漏斗中备用；

(3)、向反应容器中加入水，通入氮气保护，边搅拌边升温至80-85℃；

(4)、加入10-30％的步骤(2)中备用的引发剂、还原剂水溶液，并保持温度80-85℃；

(5)、5～10分钟后，向反应容器中同时匀速滴加步骤(1)中恒压滴液漏斗中备用的混合原料溶液和步骤(2)中剩余的引发剂、还原剂溶液，在2.5-3小时内滴加完毕；

(6)、滴加完毕后升温至85-90℃，保温1～1.5小时；

(7)、降温至40℃以下，滴加碱液进行中和，并控制温度<50℃；

(8)、中和完毕后，检测外观为浅黄色透明液体，固含量为40±2％， pH＝7～9为合格品，检测合格后出料即可；

其中：(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯、活性物质、疏水大单体、引发剂、还原剂的质量比为25-50:10-25:5～30:3～10:3～10；

所述的活性物质为乙烯基磺酸钠、马来酸酐或衣康酸中的一种或多种；

所述的疏水大单体为三苯乙烯基苯酚-(EO)_10-100-(甲基)丙烯酸酯的任意一种或几种。

2.根据权利要求1所述的超枝化分散剂的制备方法，其特征在于：

步骤(1)为：向水中加入活性物质配制成水溶液，边搅拌边加入(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯、疏水大单体，然后以80～120rpm的速度搅拌0.5～1小时，再分批加入恒压滴液漏斗中备用。

3.据权利要求1所述的超枝化分散剂的制备方法，其特征在于：步骤(6)为：滴加完毕后采用水冲洗恒压滴液漏斗中的混合原料、引发剂、还原剂水溶液，并同时等速滴加入反应容器，同时升温至85-90℃，冲洗水滴加完毕后，保温1～1.5小时。

4.根据权利要求1所述的超枝化分散剂的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸盐。

5.根据权利要求1所述的超枝化分散剂的制备方法，其特征在于：所述的还原剂为焦亚硫酸钠。

6.根据权利要求1所述的超枝化分散剂的制备方法，其特征在于：步骤(7)中所述的碱液的质量百分比浓度为25-50％。