[发明专利]一种纳米二氧化硅分散剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于涂料颜料外加剂领域，特别涉及一种纳米二氧化硅分散剂及其制备方法和应用。 

背景技术

涂料的用途甚广，可以用在各种建筑物、工业产品以及其它重要的大型设备。随着涂料种类的不断增多及人们对高档涂料需求的不断增加，涂料中助剂的应用也越来越受重视。涂料工业的发展，要用各种新型的助剂来配合，其中分散剂对涂料的作用尤为重要。 

分散剂有传统分散剂和新型分散剂两大类，传统分散剂有：脂肪酸类、脂肪族酰胺类和酯类、石蜡类、金属皂类、分子蜡类（如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯）等。新型分散剂的典型代表是超分散剂，即一种特殊的表面活性剂，分子结构含有两个在极性上和溶解性相对的基团，其中一个是亲水基，使其很容易定向排列在物质表面或两相界面上，使界面张力降低，对水性分散体系有较好的分散效果。 

超分散剂克服了传统分散剂的一些局限性。与传统分散剂相比，超分散剂有以下特点：（1）在粒子表面形成多个锚固点，吸附能力增加，不易脱落；（2）溶剂化链比传统分散剂亲油基团长，对空间稳定起到一定作用；（3）易于活动，能快速移动到粒子表面，起润湿保护作用；（4）不影响最终产品的应用性能。超分散剂的分子结构包括两部分：其中一部分为锚固基团，常见的有-COOH、-COO^-、-SO₃H、多元胺及聚醚等；另一部分为溶剂化链，常见的有聚烯烃、聚酯及聚丙烯酸酯等。 

对于涂料分散剂的制备及其应用，历来受到国内外研究者的重视。日本专利报导了一种分散剂，这种分散剂是由聚丙烯酸型的聚合物和接枝聚乙二醇的不饱羧酸的单体聚合物组成的，把该分散剂加入到造纸中，分散效果较好。Balastre等以聚丙烯酸钠和聚苯乙烯磺酸钠分散剂为研究对象，分析了BaSO₄颗粒固体含量和分散剂浓度对分散效果的影响。Kurabayashi等人采用丙烯酸—苯乙烯共聚物作为颜料的外包膜处理颜料后，再用NaOH中和的丙烯酸-丙烯酸甲酯-苯乙烯作为颜料分散剂与颜料一起分散，得到防水、高色度和防涂抹的墨 水。 

李辉茹等用丙烯酸（AA）和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵在羟乙基纤维素的分子链上接枝共聚，得到了两性离子型接枝共聚物，其在陶瓷高岭土浆料中的分散效果较好。王伟等采用自制的阴离子型水性超分散剂对纳米TiO₂进行表面改性，自制的超分散剂能较好地包覆于纳米TiO₂的表面。肖奇等研究了超分散剂PSE加入前、后pH值变化对超细SiO₂分散稳定的影响。研究结果表明，当超分散剂质量浓度为1.6mg/L时最有利于SiO₂分散。李国栋等采用马来酸聚乙二醇单甲醚单酯与丙烯酸共聚制备了一种含聚醚侧链聚羧酸分散剂，研究了该分散剂对SiO₂微粉分散稳定性能。 

综上所述，人们对纳米二氧化硅分散剂的研究较少，而且其分散效果也不是太好，容易沉降，制备方法不够简单，制造过程中需要大量使用有机溶剂，涂料容易受到溶剂的影响，且含有大量溶剂的涂料环保性能降低。 

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种纳米二氧化硅分散剂，该分散剂属于聚羧酸超分散剂，具有分散性能较好，储存稳定性好，容易制备等优点。 

本发明的另一目的在于提供上述纳米二氧化硅分散剂的制备方法。 

本发明的再一目的在于提供上述纳米二氧化硅分散剂的用途。 

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种纳米二氧化硅分散剂，由巴豆酸、甲基丙烯磺酸钠、巴豆酸甲酯单体通过自由基聚合而成。 

纳米二氧化硅分散剂结构式如式Ⅰ所示： 

式Ⅰ； 

其中，x：y：z为用于制备纳米二氧化硅分散剂中巴豆酸、甲基丙烯磺酸钠、巴豆酸甲酯三种单体的摩尔比；所述的巴豆酸、甲基丙烯磺酸钠、巴豆酸甲酯三种单体的摩尔比优选为2：1：1～3：1：1； 

所述的纳米二氧化硅分散剂由以下重量份数的成分制备得到：巴豆酸1.1～3.3份、甲基丙烯磺酸钠1～2份、巴豆酸甲酯0.55～1.1份、引发剂0.15～0.25 份、链转移剂0.04～0.08份、碱性化合物1～3.5份、水20～30份； 

所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、过氧化氢、三甲基苯过氧化物或异丙苯过氧化氢中的一种； 

所述的链转移剂为亚硫酸氢钠；