一種四臂星形結構高效重鈣研磨分散劑的制備方法及其產物和應用技術

本發明專利技術公開了一種四臂星形結構高效重鈣研磨分散劑的制備方法，包括如下步驟：(1)往溶劑中加入季戊四醇和4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸，再加入吸水劑DCC和催化劑DMAP，反應完成后，經濃縮和分離得到四臂RAFT鏈轉移劑季戊四醇四4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸酯；(2)加入乙烯基羧酸單體、季戊四醇四4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸酯、引發劑，并在低溫下氮氣鼓泡一定時間，密封；(3)加熱反應；(4)反應結束后蒸餾除去溶劑；(5)再加入一種或者多種中和用堿溶液調節體系的pH為5～8，再加水調節固含量至20％～50％，即可獲得高效重鈣研磨分散劑。該方法制得的產物，反離子效應低，分子量和分子量分布精確可控，具有優異的分散性能。

A grinding four arm star structure, calcium carbonate dispersant preparation method and its product and Application

The invention discloses a preparation method of grinding four arm star structure, calcium carbonate dispersant, which comprises the following steps: (1) adding pentaerythritol and 4- cyano -4- two thio benzoyloxy acid solvent, adding water absorbing agent and catalyst DCC DMAP, after the completion of the reaction, the concentration and separation of four arm RAFT chain transfer agent pentaerythritol four 4- cyano -4- two thio benzoyloxy valerate; (2) adding vinyl carboxylic acid monomer, pentaerythritol four 4- cyano -4- two thio benzoyloxy valerate, initiator, and at low temperature nitrogen bubbling time, seal; (3) heating reaction; (4) after the end of the reaction distillation to remove solvent; (5) adding one or more neutralization by alkali solution system of pH is 5 ~ 8, then adding water to adjust solid content to 20% ~ 50%, can obtain high calcium carbonate grinding dispersing agent. The product prepared by the method has the advantages of low anti ion effect, accurate molecular weight and molecular weight distribution and excellent dispersion performance.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種研磨分散劑的制備方法，尤其涉及一種四臂星形結構高效重鈣研磨分散劑的制備方法，及依據該方法制備的產物和該產物的應用。
技術介紹
分散劑已經廣泛用于超細重鈣的濕法研磨生產當中，其可以顯著降低重鈣漿料的研磨粘度、減少磨后反粘、增加漿料的穩定性，對于降低磨耗和提高產品品質都有著重要作用。目前研究表明，重鈣研磨分散劑的分散機理為：1聚合物聚羧酸鹽分子吸附在碳酸鈣微粒表面從而形成雙電層，其具有靜電排斥作用；2聚合物吸附在微粒表面，在各微粒之間起到一定的位阻作用。目前市場上絕大部分重鈣研磨用分散劑都是直鏈型的聚羧酸鈉水溶液，反應引發劑多是無機的鈉鹽，中和過程中大多使用氫氧化鈉水溶液，從而在以上過程中引入了大量的自由反離子鈉離子，自由反離子的引入能夠有效降低靜電排斥作用從而降低分散劑的性能。相比與傳統的直鏈型結構的分散劑聚合物分子，星形聚合物，由于其結構的支鏈化，可以有效的降低其流體的粘度、增加聚合物的體積重量比、更加高效率地吸附在碳酸鈣微粒的表面、使微粒間的位阻效應增強，從而提高分散性能。同時在中和過程中引入氫氧化鈣或者氫氧化鎂，由于在鈣鎂的聚羧酸鹽分散體系中，鈣鎂離子的自由度低，而且與碳酸鈣研磨體系有著非常好的相容性，因此，可以降低自由反離子效應從而提高分散劑的分散性能。傳統分散劑最主要的合成方法是傳統的溶液自由基聚合。但是該法所合成的聚合物分子量分布很寬，且對分子量控制性較差。據文獻報道，分散劑的分子量及其分布對于其分散效果具有很大的影響。J.Loiseau[Macromolecules2003,36,3066-3077]的研究結果表明，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，前者可以不可逆的全部吸附到碳酸鈣粒子的表面上，從而達到很好的分散碳酸鈣；而后者只能部分選擇性的吸附到碳酸鈣粒子表面，分散劑的利用效率大大降低，甚至會出現沉淀。可逆-加成-斷裂鏈轉移(RAFT)聚合是一種優良的活性-控制聚合方法，該方法可以有效的合成目分子量的聚合物，可以通過對反應條件的調節精確得到目標分子量的聚合物且同時可以保證很窄的分子量分布。反應步驟簡單、反應條件較溫和。因此，專利技術人經過分析和實驗，決定采用RAFT法以制備一種高效重鈣研磨分散劑。
技術實現思路
為了能夠克服上述現有技術中存在的問題，本專利技術的第一方面，提供了一種四臂星形結構高效重鈣研磨分散劑的制備方法，該方法主要步驟的反應通式如下所示：反應通式(I)所述方法包括如下步驟：(1)以1:4的摩爾比往溶劑中加入季戊四醇和4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸，再加入吸水劑DCC和催化劑DMAP，在一定反應溫度下反應一段時間后，經濃縮和簡單的柱色譜分離得到四臂RAFT鏈轉移劑季戊四醇四4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸酯；(2)在溶劑中加入乙烯基羧酸單體、季戊四醇四4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸酯、引發劑，并在低溫下氮氣鼓泡一定時間，密封；(3)加熱至一定溫度反應一段時間；(4)反應結束后蒸餾除去溶劑；(5)再加入一種或者多種中和用堿溶液調節體系的pH為5～8，再加水調節固含量至20％～50％，即可獲得高效重鈣研磨分散劑。優選地，所述步驟(1)中，以下物質的摩爾比為[季戊四醇]：[4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸]：[DCC]：[DMAP]＝1:4:0.5:0.1，所述溶劑為二氯甲烷，所述反應溫度為室溫，所述反應一段時間為6～12小時。優選地，所述步驟(2)中，各反應物的質量份數如下：乙烯基羧酸單體30～100份季戊四醇四4‐氰基‐4‐二硫代苯甲酰氧基戊酸酯0.1～2份引發劑0.01～2份并且，溶劑的用量使得乙烯基羧酸單體的濃度保持為1～8mol/L。優選地，所述步驟(2)中，所述鼓泡一定時間為15‐30分鐘；所述步驟(3)中，所述溫度為60～80℃，所述反應一段時間為8至16小時。優選地，所述步驟(5)中，所述中和用堿為氫氧化鈣和氫氧化鎂，并且所述氫氧化鈣和氫氧化鎂的加入量依據以下質量份數：氫氧化鈣0～100份氫氧化鎂0～100份進一步優選地，所述乙烯基羧酸單體為丙烯酸或者甲基丙烯酸。進一步優選地，所述引發劑選自偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁基戊酸、過氧化二苯甲酰、過氧化環己酮、叔丁基過氧化氫中的一種或者多種。進一步優選地，所述溶劑選自四氫呋喃、苯、甲苯、N,N‐二甲基甲酰胺、乙苯、二甲苯、1,4‐二氧六環中的一種或者多種。另外，以上所有的質量份數均按照原料有效含量為100％計算而標明的，實際用量需按照原料的實際有效含量折算。本專利技術的第二方面，提供了一種采用上述方法制得的四臂星形結構高效重鈣研磨分散劑。本專利技術的第三方面，提供了上述四臂星形結構高效重鈣研磨分散劑在超細重鈣的濕法研磨生產中的應用。當然，依據上述方法所獲得的分散劑，既可用于重鈣研磨，也可用于輕鈣分散。所得的超細碳酸鈣可用于造紙、涂料、塑料、橡膠、密封膠、醫藥、食品和化妝品等領域。本專利技術采用可逆-加成-斷裂鏈轉移(RAFT)聚合的方法合成四臂星形結構的分子的分子量量可控、分子量分布較窄的聚乙烯基羧酸，再在中和過程中引入堿氫氧化鈣/氫氧化鎂從而得到聚乙烯基羧酸鹽高效重鈣研磨分散劑。該法所合成的四臂星形結構聚合物能夠高效地吸附在碳酸鈣微粒表面，吸附后產生的位阻效應大，所以在分散效果上比傳統的直鏈型聚羧酸要好，同時合成方法與傳統的自由基聚合相比優點為分子量精確可控、分子量分布較窄，引發過程中不引入自由反離子。在中和過程中使用氫氧化鈣/氫氧化鎂，有效的降低了自由反離子對碳酸鈣分散體系的影響，綜合以上特點，該方法得到的分散劑具有優異的性能。具體實施方式下面結合具體實施方式對本專利技術作進一步闡述，但本專利技術并不限于以下實施方式。本專利技術的第一方面，提供了一種四臂星形結構高效重鈣研磨分散劑的制備方法，包括如下步驟：(1)以1:4的摩爾比往溶劑中加入季戊四醇和4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸，再加入吸水劑DCC和催化劑DMAP，在一定反應溫度下反應一段時間后，經濃縮和簡單的柱色譜分離得到四臂RAFT鏈轉移劑季戊四醇四4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸酯；(2)在溶劑中加入乙烯基羧酸單體、季戊四醇四4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸酯、引發劑，并在低溫下氮氣鼓泡一定時間，密封；(3)加熱至一定溫度反應一段時間；(4)反應結束后蒸餾除去溶劑；(5)再加入一種或者多種中和用堿溶液調節體系的pH為5～8，再加水調節固含量至20％～50％，即可獲得高效重鈣研磨分散劑。在一個優選的實施例中，所述步驟(1)中，以下物質的摩爾比為[季戊四醇]：[4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸]：[DCC]：[DMAP]＝1:4:0.5:0.1，所述溶劑為二氯甲烷，所述反應溫度為室溫，所述反應一段時間為6～12小時。在一個優選的實施例中，所述步驟(2)中，各反應物的質量份數如下：乙烯基羧酸單體30～100份季戊四醇四4‐氰基‐4‐二硫代苯甲酰氧基戊酸酯0.1～2份引發劑0.01～2份并且，溶劑的用量使得乙烯基羧酸單體的濃度保持為1～8mol/L。在一個優選的實施例中，所述步驟(2)中，所述鼓泡一定時間為15‐30分鐘；所述步驟(3)中，所述溫度為6本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種四臂星形結構高效重鈣研磨分散劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)以1:4的摩爾比往溶劑中加入季戊四醇和4?氰基?4?二硫代苯甲酰氧基戊酸，再加入吸水劑DCC和催化劑DMAP，在一定反應溫度下反應一段時間后，經濃縮和簡單的柱色譜分離得到四臂RAFT鏈轉移劑季戊四醇四4?氰基?4?二硫代苯甲酰氧基戊酸酯；(2)在溶劑中加入乙烯基羧酸單體、季戊四醇四4?氰基?4?二硫代苯甲酰氧基戊酸酯、引發劑，并在低溫下氮氣鼓泡一定時間，密封；(3)加熱至一定溫度反應一段時間；(4)反應結束后蒸餾除去溶劑；(5)再加入一種或者多種中和用堿溶液調節體系的pH為5～8，再加水調節固含量至20％～50％，即可獲得高效重鈣研磨分散劑。

【技術特征摘要】
1.一種四臂星形結構高效重鈣研磨分散劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)以1:4的摩爾比往溶劑中加入季戊四醇和4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸，再加入吸水劑DCC和催化劑DMAP，在一定反應溫度下反應一段時間后，經濃縮和簡單的柱色譜分離得到四臂RAFT鏈轉移劑季戊四醇四4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸酯；(2)在溶劑中加入乙烯基羧酸單體、季戊四醇四4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸酯、引發劑，并在低溫下氮氣鼓泡一定時間，密封；(3)加熱至一定溫度反應一段時間；(4)反應結束后蒸餾除去溶劑；(5)再加入一種或者多種中和用堿溶液調節體系的pH為5～8，再加水調節固含量至20％～50％，即可獲得高效重鈣研磨分散劑。2.根據權利書要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，以下物質的摩爾比為[季戊四醇]：[4-氰基-4-二硫代苯甲酰氧基戊酸]：[DCC]：[DMAP]＝1:4:0.5:0.1，所述溶劑為二氯甲烷，所述反應溫度為室溫，所述反應一段時間為6～12小時。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，各反應物的質量份數如下：乙烯基羧酸單體30～100份季戊四醇四4‐氰基‐4‐二硫代苯甲酰氧基戊酸酯0...

【專利技術屬性】
技術研發人員：施曉旦，邵威，金霞朝，
申請(專利權)人：上海東升新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31