[发明专利]一种新型两性离子型聚电解质分散剂及其方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于分散剂制备技术领域，具体涉及一种新型两性离子型聚电解质分散剂及其方法与应用。

背景技术

纳米材料是指特征尺寸在纳米数量级(1-100nm)的极细颗粒组成的材料。广义上，纳米材料是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米数量级的材料，分为零维纳米材料、一维纳米材料、二维纳米材料及基于上述低维材料构成的固体。随着现在科学技术的发展，纳米材料引起广泛的关注和研究，并在力学、磁学、电学、热学、光学和生物医药等领域取得了一定应用。

同时由于纳米粉体比表面积较大、表面能较高，极易发生团聚，为了防止纳米粉体的团聚，可以采用超声震荡分散、纳米颗粒表面改性、以及加入分散剂的方法等。

根据分散剂的组成的不同，可将现行生产中常用陶瓷分散剂分为无机盐分散剂、有机小分子分散剂和高分子分散剂。

无机分散剂，一般是含有钠离子的无机盐，如硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠等。无机分散剂在水中可以电离，起调节电荷的作用。无机陶瓷分散剂存在掺加量大、分散效率低等缺点。

有机小分子分散剂，主要是低分子有机电解质类分散剂和表面活性剂分散剂，如腐植酸钠、柠檬酸钠、乙二胺四乙酸钠(EDTA)。此类分散剂的分散效果比无机分散剂好，但是价格相对较高、稳定性不是太好，并且会对环境造成污染。

高分子分散剂主要为水溶性高分子，包括高分子聚电解质和非离子型高分子。高分子陶瓷分散剂由于疏水基、亲水基的位置、大小及数量可调，分子结构可呈梳状、多支链化等，因此高分子陶瓷分散剂对分散微粒表面覆盖及包封效果要更好、分散体系更稳定、分散体系适应性更加广泛。因此，高分子型分散剂将成为分散剂的发展趋势，其合成及应用也将逐渐成为本领域研究的热点。高分子型两性离子型聚电解质分散剂的研究较少，例如Chen等用丙烯酰胺与2-(N,N-二甲基-N-丙酰氧乙基铵)-乙酸钠(DAAE)共聚得到两性离子型分散剂PAAM-DAAE，并探究了其对BaTiO3悬浮液的分散行为；Ying等合成了两性聚电解质PDAAE并将其应用到纳米氧化锌的分散；宋军旺以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)与木素磺酸钠为原料，合成了两性水煤浆分散剂。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种新型两性离子型聚电解质分散剂。

本发明的另一目的在于提供上述新型两性离子型聚电解质分散剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述新型两性离子型聚电解质分散剂的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种新型两性离子型聚电解质分散剂，其结构如下：

其中n为20～100的整数。

所述新型两性离子型聚电解质分散剂，由以下按重量份数计的组分组成：

所述链转移剂为次亚磷酸钠或次亚磷酸钾中一种以上；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中一种以上。

所述引发剂溶液的质量百分比浓度为0.25％～4％。

所述3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐的制备方法为：

将30重量份甲基丙烯酸二甲氨乙酯、30～105重量份溶剂以及0.1重量份阻聚剂加入反应器中，搅拌混合均匀，得到混合液；于35～55℃条件下，向混合液中滴加1,3-丙磺酸内酯的丙酮溶液，反应10～24h，抽滤，洗涤，溶解，重结晶，于40～60℃干燥12～24h，得到3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐(DMAPS)。

所述甲基丙烯酸二甲氨乙酯与1,3-丙磺酸内酯的物质的量比为(0.8～1.2):1；所述的1，3-丙磺酸内酯的丙酮溶液中1，3-丙磺酸内酯与丙酮的重量比为(0.9～1.1)：1。

所述溶剂为丙酮；所述阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚和对苯醌中的一种以上。

所述搅拌速度为100～1000r/min；所述滴加速度为5～10s/滴。

所述重结晶的溶剂为乙醚，重结晶的次数为3～5次。

所述洗涤的溶剂为丙酮，所述洗涤次数为2～5次；所述溶解的溶剂为甲醇或乙醇中的一种以上。

所述新型两性离子型聚电解质分散剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)向反应器中依次加入100重量份的3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐(DMAPS)、2～10重量份链转移剂和500～1000重量份去离子水后搅拌溶解，得到混合液；