[发明专利]碳酸钙高效分散剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超细碳酸钙高效分散剂及其制备方法。

背景技术

碳酸钙作为一种非常重要的无机化工填料广泛应用于造纸、涂料、橡胶、塑料、油墨、医药、食品、饲料、化妆品等的生产、加工和应用中。其主要作用是增加产品体积，降低生产成本，改善产品的加工性能等。随着人们对产品质量要求的提高，对碳酸钙细度和均匀性以及碳酸钙浆料的固含量的要求也日益提高。碳酸钙粒度越细、固含量越高，研磨时粘度就越高，研磨后反粘也越厉害，因此，在研磨和分散碳酸钙时加入分散剂是很有必要的。低分子量聚丙烯酸钠是碳酸钙浆料和粉体生产中最有效的分散剂之一。它可以有效地提高碳酸钙颗粒的细度、分散体系的稳定性，还可以显著降低体系的粘度，减少研磨和分散时的能耗。对于高级别碳酸钙的生产，分散剂的作用显得尤为重要。

目前聚丙烯酸钠型分散剂绝大部分都是由一般的溶液自由基聚合制得。普通的自由基聚合所合成的聚合物分子量分布很宽。聚丙烯酸钠的分子量及其分布对于其分散效果具有很大的影响。J.Loiseau[Macromolecules 2003，36，3066-3077]的研究结果表明，接近分子量单分散的聚丙烯酸钠比多分散的聚丙烯酸钠具有更好的分散作用，前者可以不可逆地全部吸附到碳酸钙粒子的表面，从而很好地分散碳酸钙；而后者只能部分选择性地吸附到碳酸钙粒子表面，分散剂的利用效率大大降低，会出现沉淀。

因此合成一种分子量分布很窄的聚丙烯酸钠对于提高其对碳酸钙的研磨和分散效果具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳酸钙高效分散剂的制备方法，以满足有关方面的需要。

本发明的超细碳酸钙高效分散剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将低价过渡金属卤化物在溶剂中，无氧条件下与2，2′-联二比啶反应，反应温度为50～60℃，反应时间为1～2小时。得到均匀配合物溶液；

(2)在步骤(1)的产物中，加入乙烯基羧酸酯单体和卤代烷烃引发剂，80～100℃反应3～20小时；

(3)将步骤(2)的产物过柱，除去过渡金属卤化物，收集过柱后的溶液，将收集的过柱后的溶液与氢氧化钠溶液混合，加热至80～150℃，水解2～10小时，使聚羧酸酯转变为聚羧酸钠；

蒸馏除去溶剂和醇副产物，再加重量浓度为NaOH溶液，调节pH为4～8，并加水调节重量固含量至40～42％，获得碳酸钙高效分散剂；

NaOH溶液的重量浓度优选为15～35％，一般为30～23％；

以上工艺步骤中，原料的重量份数如下：

乙烯基羧酸酯单体    26～46份

过渡金属卤化物      0.1～4份

2，2′-联二吡啶     0.2～8份

引发剂              0.1～4份

溶剂                52～72份

所述的乙烯基羧酸酯单体优选为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；

所述的过渡金属卤化物选自CuCl、FeCl₂、NiCl₂、RhCl₂、RuCl₂、CuBr、FeBr₂、NiBr₂、RhBr₂或RuBr₂中的一种；

所述卤代烷烃为溴代乙烷；

所述溶剂为苯、甲苯、乙苯、二甲苯或乙酸乙酯。

所述过柱的分离柱中，装填有氧化铝；

本发明获得的碳酸钙高效分散剂，可用于研磨和分散碳酸钙时的分散。

本发明用原子转移自由基聚合的方法合成分子量分布很窄的高效碳酸钙分散剂。因为羧基会和催化剂(过渡金属的配合物)发生络合作用而使催化剂中毒，所以不能直接用丙烯酸和甲基丙烯酸等乙烯基羧酸单体进行原子转移自由基聚合反应合成聚丙烯酸钠分散剂。本发明先用丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯等酯类单体进行原子转移自由基聚合制备分子量分布很窄的聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯，然后用氢氧化钠溶液水解，最后制得具有很高分散效率的碳酸钙高效分散剂。

具体实施方式

实施例1

低分子量窄分布的聚丙烯酸钠的制备：

在反应釜中加入CuCl 4.45g，充分通氮驱氧后加入甲苯300g，搅拌混合，继续通氮30分钟后加入14g 2，2′-联二吡啶，氮气保护下升温到50℃反应1小时，得到均匀配合物溶液。