一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法

文档序号:101907 发布日期:2021-10-15 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法 (Preparation method of styrene-acrylic acid copolymerization type dispersing agent ) 是由 刘明 徐康林 袁港 喻永连 蒋政通 于 2021-06-16 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法,其特征是步骤为:制备苯乙烯磺酸钠水溶液、丙烯酸类混合液、过硫酸盐类引发剂水溶液和亚硫酸氢钠链转移剂水溶液,将苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液经微混合器混合后加热、再与引发剂水溶液经微混合器再次混合后定点引发聚合、在反应后期经微混合器后定点加入链转移剂水溶液使反应终止,再经后处理,即制得苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂。本发明采用微混合器进行反应,在短时间内完成反应后立即终止反应,反应过程易控制,效率高,设备投资小、制备工艺简单,实用性强,制备的苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂具有良好的分散效果,适用于农药、颜料、染料等领域。(The invention discloses a preparation method of a styrene-acrylic acid copolymerization type dispersing agent, which is characterized by comprising the following steps: preparing a sodium styrene sulfonate aqueous solution, an acrylic mixed solution, a persulfate initiator aqueous solution and a sodium bisulfite chain transfer agent aqueous solution, mixing the sodium styrene sulfonate aqueous solution and the acrylic mixed solution through a micro mixer, heating, mixing the mixture with the initiator aqueous solution again through the micro mixer, initiating polymerization at a fixed point, adding the chain transfer agent aqueous solution at a fixed point after the mixture passes through the micro mixer at the later stage of the reaction to terminate the reaction, and performing post-treatment to obtain the styrene-acrylic copolymer dispersant. The invention adopts the micro-mixer to carry out reaction, the reaction is immediately terminated after the reaction is finished in a short time, the reaction process is easy to control, the efficiency is high, the equipment investment is small, the preparation process is simple, the practicability is strong, and the prepared styrene-acrylic acid copolymerization type dispersing agent has good dispersing effect and is suitable for the fields of pesticides, pigments, dyes and the like.)

一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法

技术领域

本发明属于高分子有机化合物的制备,涉及一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法。本发明制备的苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂适用于农药、颜料、染料等领域。

背景技术

分散剂在农药、颜料、染料等领域有着很重要的应用。传统的小分子分散剂,因容易从固体颗粒表面解离而导致失效。羧酸盐类共聚物分散剂是一种水溶性阴离子聚合物分散剂,主要通过静电斥力稳定作用和空间位阻作用使体系分散稳定,其对体系的温度、pH值和离子强度不敏感,在水性体系中能最大程度发挥分散能力。静电斥力稳定机制是高分子分散剂发生电离而在纳米微粒表面形成双电层,并通过静电斥力使纳米微粒稳定存在于介质中。空间位阻稳定以高分子分散剂在纳米微粒表面形成牢固的吸附并具有足够的吸附层厚度(1-10nm)的完整覆盖层为理论基础。同时,与单锚固基团的小分子分散剂相比,高分子分散剂含多个锚固点,可更有效地吸附于分散粒子表面,吸附量大。一般来说,均聚物不是良好的分散剂,因其是较好的溶剂化链或是较好的锚固基团,而良好的斥力稳定作用需二者兼具,能满足这种要求的多为共聚物,如作为水性体系颜料分散剂的聚合物通常是二者兼具的无规共聚物、接枝共聚物或嵌段共聚物。因此,高分子型的羧酸盐类共聚物,如苯乙烯-丙烯酸类共聚物分散剂,通过电荷作用和空间位阻可使分散体系更加稳定,因而比小分子型分散剂具有更好的分散效果。

传统的共聚物分散剂,通常采用间歇性釜式合成方法,以苯乙烯、丙烯酸类等为原料单体,以水溶性的氧化还原体系为引发剂,以水等作为溶剂,各物料按一定配比、在恒定的温度下通过滴加的方式进料,经保温反应、加终止剂而完成聚合,再经酸碱中和、喷雾干燥等后处理过程最终得到粉状产品。以上合成路线属于自由基聚合机理。自由基聚合的反应过程大多属于快速、强放热的易失控反应,其共性表现为不达到某一条件反应不能引发,而稍高于这一条件则反应极易失控;在自由基聚合反应初期,引发剂缓慢引发而形成初级自由基,初级自由基一旦生成则会迅速引发单体发生聚合反应,这一步骤可以在数秒甚至更短的时间内完成;自由基聚合慢引发、快增长、速终止的特点决定了高分子聚合物在极短的时间内生成,且大多数的自由基聚合反应都是强放热反应,快速的热量释放容易进一步促进反应速度的提高,出现自动加速现象,同时随着反应的进行,反应体系的黏度急剧上升,从而导致反应过程不可控。因此,以上现有技术工艺实施路线存在反应易失控爆聚、安全风险及设备投资偏大、产品批次稳定性较差等自由基聚合传统间歇性釜式反应的问题。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足,提供一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法。本发明通过将苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液经微混合器混合后加热、再与引发剂水溶液经微混合器再次混合后定点引发使其聚合、在反应后期经微混合器后定点加入链转移剂水溶液使反应终止,再经后处理,从而提供一种具有优异的分散效果的苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法。

本发明的内容是:一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法,其特征是步骤为:

a、制备苯乙烯磺酸钠水溶液:

将100质量份的苯乙烯磺酸钠添加到150~400质量份的水中,经搅拌混合制得浓度为40%~20%的苯乙烯磺酸钠水溶液,置于常温,备用;浓度太低则会导致后续反应速率太慢、步骤f中的聚合停留时间将会成倍延长;浓度太高,则反应过快、水浴温控的效率将无法匹配;

b、制备丙烯酸类混合液:

将100~200质量份的丙烯酸、25~50质量份的甲基丙烯酸、25~50质量份的甲基丙烯酸甲酯和25~50质量份的丙烯酸羟丙酯(等丙烯酸类单体)经高速搅拌机搅拌混合后制得丙烯酸类混合液,置于常温备用;

c、制备引发剂水溶液:

将15~45质量份的过硫酸盐类引发剂添加到85~250质量份的水中,经搅拌混合后制得引发剂水溶液,置于常温,备用;

d、制备链转移剂水溶液:

将5~15质量份的亚硫酸氢钠添加到300~900质量份的水中,经搅拌混合后制得链转移剂水溶液,置于常温,备用;

e、苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液的微混合:

将步骤a制得的苯乙烯磺酸钠水溶液和步骤b制得的丙烯酸类混合液分别用输送泵、按照1:0.7的体积流量比、同时以稳定连续流的形式输送并经过微混合器1,并在水浴1的温控条件下快速升温至50~70℃,得到苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液;

f、苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类混合液的引发反应聚合:

将步骤c制得的引发剂水溶液经输送泵后和步骤e得到的苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器2,并在水浴2的温控条件下快速升温至85~90℃使其引发并(快速)反应聚合、(通过调整水浴2中反应管道长度将)反应停留时间控制在3~5min,得到仍处于聚合阶段的混合液;

g、聚合终止:

将步骤d制得的链转移剂水溶液经输送泵后和步骤f得到的仍处于聚合阶段的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器3,并在水浴3的温控条件下快速降温至40℃以下,使聚合反应终止,得到混合液;

h、后处理:

将步骤g得到的混合液在出微混合器3以后,用碱液调节pH至7~8后,经喷雾干燥,(得到的粉状颗粒产品)即制得苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂。

本发明的内容中:步骤c中所述的过硫酸盐类引发剂,属于水溶性自由基聚合引发剂,可以是过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵等中的任一种。

本发明的内容中:步骤c中所述过硫酸盐类引发剂的质量用量是步骤a所述苯乙烯磺酸钠和步骤b所述丙烯酸类混合液总质量(即质量总和)的5%~15%;占比(浓度)太低,则引发速率偏慢、步骤f中的聚合停留时间将会成倍延长;占比(浓度)太高,则反应过快,水浴温控的效率将无法匹配。

本发明的内容中:步骤d中所述亚硫酸氢钠的质量用量是步骤c中所述过硫酸盐类引发剂质量用量的1/3;亚硫酸氢钠的用量占比偏低将无法实现快速定点终止反应的作用,占比偏高将导致其它副反应的发生、使得聚合度降低。

本发明的内容中:步骤h中所述的碱液可以是氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的一种或两种的混合物。

本发明的内容中:步骤a、步骤b、步骤c中所用的水可以为纯水、蒸馏水、去离子水等,以减少水中多余离子对自由基聚合的影响及其它副反应的发生。

本发明的内容中:步骤e、步骤f、步骤g中所用的输送泵可以是恒流泵或平流泵,要求流量持续稳定,典型的有上海三为科学仪器有限公司的MP2010D中压恒流泵、上海田同生物技术有限公司的TBP2H10S型平流泵等。

本发明的内容中:步骤e、步骤f、步骤g中所用的微混合器可以是静态混合器,典型的有岛津公司提供的有0.5-2.6ml HP型混合器等。

本发明的内容中:步骤b中所述的高速搅拌机可以是德国Fluko公司制造的FA、FAB、FAS、FM、FMB或FMS系列的乳化机等。

本发明的内容中:步骤e、步骤f、步骤g中所用的连通各微混合器和输送物料的反应管道较好的是的聚四氟乙烯材质的(简称PTFE)管道,通过调整各段反应管道的长度和泵的流量,可以自由的调控各段水浴锅内的停留反应时间。

本发明的内容中:步骤e、步骤f、步骤g中的各连续流必须同时通过输送泵、并以恒定流量比例的形式稳定连续的经过各阶段混合器实现混合、引发、聚合、终止,以此保证反应环境的均匀性和最终产品的稳定性。

本发明的内容中:步骤a中所述的苯乙烯磺酸钠可以为工业品级别,产品供应商有上海麦克林生化科技有限公司等。

本发明的内容中:步骤b中所述的丙烯酸类中的各原料较好的均为分析纯类,供应商有上海麦克林生化科技有限公司、上海百舜生物科技有限公司等。

与现有技术相比,本发明具有下列特点和有益效果:

(1)采用本发明,将苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液经微混合器混合后加热、再与引发剂水溶液经微混合器再次混合后定点引发使其聚合、在反应后期经微混合器后定点加入链转移剂水溶液使反应终止,再经后处理,即制得具有良好分散效果的苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂;

(2)本发明采用微混合器进行反应,微混合器因其内部尺寸小,使得反应物的扩散路程很短、能够显著缩短实现充分混合所需时间,而其极大的比表面积使微混合器具有良好的传热性能、更易实现精确控温;良好的传热传质特性使微混合器可以更方便地控制自由基聚合反应,同时能将间歇式反应改变为连续流动过程,在指定的时间和位置对反应进行引发,在短时间内完成反应后立即终止反应,反应过程易控制,效率高,效果好;

(3)本发明中采用分段微混合、以恒定流量和连续流的形式制备苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂,通过优化催化剂、控制各阶段温度和停留时间(反应管道长度),实现定点引发、定点终止聚合,能保证反应环境的均匀性,所得产品的分子量可控、产品批次稳定性好,反应放热可控、设备投资小、操作使用安全;

(4)本发明制备工艺简单,工序简便,容易操作,实用性强。

附图说明

图1是本发明及实施例制备苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂工艺示意图。

具体实施方式

下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明,但不能理解为是对本发明保护范围的限制,该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。

本发明下列实施例与对比例所涉及的测试方法为:

(1)采用凝胶渗透色谱仪,以水溶液为流动相,聚丙烯酸钠作为标准品,测得数均相对分子量。

(2)所述分散剂对无机矿物质的分散性测试:

向100ml具塞量筒中加入0.4g本专利中制备的分散剂和50ml水,待分散剂溶解后再加入1.00g待分散的固体颗粒,然后加水至100ml,上下颠倒30次,其中上下颠倒180°再回到原位为1次;将量筒垂直放在25℃水浴中,无振动,避免阳光照射,30min后用吸管移出上层90ml悬浮液,将剩下的10ml悬浮液及沉淀物转移到已经称重的质量为m1表面皿中,并用蒸馏水冲洗量筒,确保量筒中的沉降物全部转移到表面皿中,将表面皿放入到烘箱中烘干,并称重m2,计算不溶物的质量M,M=m2-m1,以测定其悬浮率。

悬浮率的计算公式:

悬浮率=(1.400-M)÷1.400×10÷9×100%

其中:M为100ml具塞量筒底部10ml所含分散剂和固体颗粒的质量(g),1.400为100ml具塞量筒中所含分散剂及固体颗粒的总质量(g)。

(3)所述分散剂对水分散粒剂农药的分散性测试:

用所述分散剂制备水分散粒剂农药,然后称取1.0g此水分散粒剂农药,转移到烧杯中,加入50ml蒸馏水,放置30s,用玻棒搅拌30s,用水将该悬浮液转移至100ml具塞量筒中,加蒸馏水使悬浮液达100ml。塞紧量筒,1min内将具塞量筒上下颠倒30次;将量筒浸在恒温水浴中至100ml刻度线并静置30min,保持恒温水浴中温度为30℃。30min后用吸管移出上层90ml悬浮液,不要摇动或搅起量筒里的沉降物,确保管尖总在液面下几毫米处。将剩下的10ml悬浮液及沉淀物转移到已称重的质量为m1的表面皿中,并用蒸馏水冲洗量筒,确保量筒中的沉淀物全部转移到表面皿中,将表面皿放入到烘箱中烘干,并称重m2,计算不溶物的质量M(m2-m1),然后计算悬浮率。

悬浮率的计算公式:

悬浮率=(1.00-M)÷1.00×10÷9×100%

以下实施例所用物质的量均为100%含量计,特此说明。

实施例1~8:参见附图1:

一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法,步骤为:

a、制备苯乙烯磺酸钠水溶液:

将100质量份的苯乙烯磺酸钠添加到150~400质量份的水中,经搅拌混合10min后制得浓度为40%~20%的苯乙烯磺酸钠水溶液,置于常温,备用;

b、制备丙烯酸类混合液:

将100~200质量份的丙烯酸、25~50质量份的甲基丙烯酸、25~50质量份的甲基丙烯酸甲酯和25~50质量份的丙烯酸羟丙酯经高速搅拌机搅拌混合1~3min后制得丙烯酸类混合液,置于常温,备用;

c、制备引发剂水溶液:

将15~45质量份的过硫酸盐类引发剂(缓慢)添加到85~250质量份的水中,经搅拌混合10min后制得引发剂水溶液,置于常温,备用;

d、制备链转移剂水溶液:

将5~15质量份的亚硫酸氢钠添加到300~900质量份的水中,经搅拌混合10min后制得链转移剂水溶液,置于常温,备用;

e、苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液的微混合:

将步骤a制得的苯乙烯磺酸钠水溶液和步骤b制得的丙烯酸类混合液分别用输送泵、按照1:0.7的体积流量比(流量速率在泵体10~90%量程范围内可调)、同时以稳定连续流的形式输送并经过微混合器1,并在水浴1的温控条件下(通过调整水浴1中反应管道长度确保停留1~2min后将温度)快速升温至50~70℃,得到苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液;

f、苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类混合液的引发反应聚合:

将步骤c制得的引发剂水溶液经输送泵后和步骤e得到的苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液按照1:3的体积流量比(流量速率在泵体10~90%量程范围内可调)、同时以稳定连续流的形式经过微混合器2,并在水浴2的温控条件下快速升温至85~90℃使其引发并(快速)反应聚合、(通过调整水浴2中反应管道长度将)反应停留时间控制在3~5min,得到仍处于聚合阶段的混合液;

g、聚合终止:

将步骤d制得的链转移剂水溶液经输送泵后和步骤f得到的仍处于聚合阶段的混合液按照1:3的体积流量比(流量速率在泵体10~90%量程范围内可调)、同时以稳定连续流的形式经过微混合器3,并在水浴3的温控条件下(通过调整水浴3中反应管道长度将反应停留时间维持在0.5~1min,将温度)快速降温至40℃以下,使聚合反应终止,得到混合液;

h、后处理:

将步骤g得到的混合液在出微混合器3以后,用碱液调节PH至7~8后,经喷雾干燥,(得到的粉状颗粒产品)即制得苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂。

实施例1~8中各实施例的具体用量、工艺参数、测试结果等见下表:

表1:实施例1~8制备苯乙烯磺酸钠水溶液工艺参数表

表2:实施例1~8制备丙烯酸类混合液工艺参数表

注:上表实施例采用的高速搅拌乳化器为德国Fluko公司制造,型号为FA25。

表3:实施例1~8制备引发剂水溶液工艺参数表

注:表3中所述“引发剂占单体总质量百分比”即(过硫酸盐类)引发剂的质量用量占步骤a所述苯乙烯磺酸钠和步骤b所述丙烯酸类混合液总质量(即质量总和)的质量百分比。

表4:实施例1~8制备链转移剂水溶液工艺参数表

表5:实施例1~8苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液的微混合工艺参数表

表6:实施例1~8苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类混合液的引发反应聚合工艺参数表

表7:实施例1~8聚合终止工艺参数表

表8:实施例1~8产品测试结果表

本发明实施例1~8中制备分散剂的加碱调PH、喷雾干燥等后处理过程此处略,操作方法同现有技术。

实施例9:参见附图1:

一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法,步骤为:

a、制备苯乙烯磺酸钠水溶液:

将100质量份的苯乙烯磺酸钠添加到150质量份的水中,经搅拌混合制得浓度为40%的苯乙烯磺酸钠水溶液,置于常温,备用;

b、制备丙烯酸类混合液:

将100质量份的丙烯酸、25质量份的甲基丙烯酸、25质量份的甲基丙烯酸甲酯和25质量份的丙烯酸羟丙酯经高速搅拌机搅拌混合后制得丙烯酸类混合液,置于常温,备用;

c、制备引发剂水溶液:

将15质量份的过硫酸盐类引发剂添加到85质量份的水中,经搅拌混合后制得引发剂水溶液,置于常温,备用;

d、制备链转移剂水溶液:

将5质量份的亚硫酸氢钠添加到300质量份的水中,经搅拌混合后制得链转移剂水溶液,置于常温,备用;

e、苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液的微混合:

将步骤a制得的苯乙烯磺酸钠水溶液和步骤b制得的丙烯酸类混合液分别用输送泵、按照1:0.7的体积流量比、同时以稳定连续流的形式输送并经过微混合器1,并在水浴1的温控条件下快速升温至50℃,得到苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液;

f、苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类混合液的引发反应聚合:

将步骤c制得的引发剂水溶液经输送泵后和步骤e得到的苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器2,并在水浴2的温控条件下快速升温至85℃使其引发并(快速)反应聚合,得到仍处于聚合阶段的混合液;

g、聚合终止:

将步骤d制得的链转移剂水溶液经输送泵后和步骤f得到的仍处于聚合阶段的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器3,并在水浴3的温控条件下快速降温至40℃以下,使聚合反应终止,得到混合液;

h、后处理:

将步骤g得到的混合液在出微混合器3以后,用碱液调节PH至7后,经喷雾干燥,(得到的粉状颗粒产品)即制得苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂。

实施例10:参见附图1:

一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法,步骤为:

a、制备苯乙烯磺酸钠水溶液:

将100质量份的苯乙烯磺酸钠添加到400质量份的水中,经搅拌混合制得浓度为20%的苯乙烯磺酸钠水溶液,置于常温,备用;

b、制备丙烯酸类混合液:

将200质量份的丙烯酸、50质量份的甲基丙烯酸、50质量份的甲基丙烯酸甲酯和50质量份的丙烯酸羟丙酯经高速搅拌机搅拌混合后制得丙烯酸类混合液,置于常温,备用;

c、制备引发剂水溶液:

将45质量份的过硫酸盐类引发剂添加到250质量份的水中,经搅拌混合后制得引发剂水溶液,置于常温,备用;

d、制备链转移剂水溶液:

将15质量份的亚硫酸氢钠添加到900质量份的水中,经搅拌混合后制得链转移剂水溶液,置于常温,备用;

e、苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液的微混合:

将步骤a制得的苯乙烯磺酸钠水溶液和步骤b制得的丙烯酸类混合液分别用输送泵、按照1:0.7的体积流量比、同时以稳定连续流的形式输送并经过微混合器1,并在水浴1的温控条件下快速升温至70℃,得到苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液;

f、苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类混合液的引发反应聚合:

将步骤c制得的引发剂水溶液经输送泵后和步骤e得到的苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器2,并在水浴2的温控条件下快速升温至90℃使其引发并(快速)反应聚合,得到仍处于聚合阶段的混合液;

g、聚合终止:

将步骤d制得的链转移剂水溶液经输送泵后和步骤f得到的仍处于聚合阶段的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器3,并在水浴3的温控条件下快速降温至40℃以下,使聚合反应终止,得到混合液;

h、后处理:

将步骤g得到的混合液在出微混合器3以后,用碱液调节PH至8后,经喷雾干燥,(得到的粉状颗粒产品)即制得苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂。

实施例11:参见附图1:

一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法,步骤为:

a、制备苯乙烯磺酸钠水溶液:

将100质量份的苯乙烯磺酸钠添加到235质量份的水中,经搅拌混合制得苯乙烯磺酸钠水溶液,置于常温,备用;

b、制备丙烯酸类混合液:

将150质量份的丙烯酸、38质量份的甲基丙烯酸、38质量份的甲基丙烯酸甲酯和38质量份的丙烯酸羟丙酯经高速搅拌机搅拌混合后制得丙烯酸类混合液,置于常温,备用;

c、制备引发剂水溶液:

将30质量份的过硫酸盐类引发剂添加到120质量份的水中,经搅拌混合制得引发剂水溶液,置于常温,备用;

d、制备链转移剂水溶液:

将10质量份的亚硫酸氢钠添加到450质量份的水中,经搅拌混合后制得链转移剂水溶液,置于常温,备用;

e、苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液的微混合:

将步骤a制得的苯乙烯磺酸钠水溶液和步骤b制得的丙烯酸类混合液分别用输送泵、按照1:0.7的体积流量比、同时以稳定连续流的形式输送并经过微混合器1,并在水浴1的温控条件下快速升温至60℃,得到苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液;

f、苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类混合液的引发反应聚合:

将步骤c制得的引发剂水溶液经输送泵后和步骤e得到的苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器2,并在水浴2的温控条件下快速升温至88℃使其引发并(快速)反应聚合,得到仍处于聚合阶段的混合液;

g、聚合终止:

将步骤d制得的链转移剂水溶液经输送泵后和步骤f得到的仍处于聚合阶段的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器3,并在水浴3的温控条件下快速降温至40℃以下,使聚合反应终止,得到混合液;

h、后处理:

将步骤g得到的混合液在出微混合器3以后,用碱液调节PH至7.5后,经喷雾干燥,(得到的粉状颗粒产品)即制得苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂。

实施例12:参见附图1:

一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法,步骤为:

a、制备苯乙烯磺酸钠水溶液:

将100质量份的苯乙烯磺酸钠添加到265质量份的水中,经搅拌混合制得苯乙烯磺酸钠水溶液,置于常温,备用;

b、制备丙烯酸类混合液:

将150质量份的丙烯酸、37质量份的甲基丙烯酸、37质量份的甲基丙烯酸甲酯和37质量份的丙烯酸羟丙酯经高速搅拌机搅拌混合后制得丙烯酸类混合液,置于常温,备用;

c、制备引发剂水溶液:

将30质量份的过硫酸盐类引发剂添加到115质量份的水中,经搅拌混合后制得引发剂水溶液,置于常温,备用;

d、制备链转移剂水溶液:

将10质量份的亚硫酸氢钠添加到430质量份的水中,经搅拌混合后制得链转移剂水溶液,置于常温,备用;

e、苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液的微混合:

将步骤a制得的苯乙烯磺酸钠水溶液和步骤b制得的丙烯酸类混合液分别用输送泵、按照1:0.7的体积流量比、同时以稳定连续流的形式输送并经过微混合器1,并在水浴1的温控条件下快速升温至62℃,得到苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液;

f、苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类混合液的引发反应聚合:

将步骤c制得的引发剂水溶液经输送泵后和步骤e得到的苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器2,并在水浴2的温控条件下快速升温至89℃使其引发并(快速)反应聚合、(通过调整水浴2中反应管道长度将)反应停留时间控制在3min,得到仍处于聚合阶段的混合液;

g、聚合终止:

将步骤d制得的链转移剂水溶液经输送泵后和步骤f得到的仍处于聚合阶段的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器3,并在水浴3的温控条件下快速降温至40℃以下,使聚合反应终止,得到混合液;

h、后处理:

将步骤g得到的混合液在出微混合器3以后,用碱液调节PH至7后,经喷雾干燥,(得到的粉状颗粒产品)即制得苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂。

实施例13:参见附图1:

一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法,步骤为:

a、制备苯乙烯磺酸钠水溶液:

将100质量份的苯乙烯磺酸钠添加到280质量份的水中,经搅拌混合制得苯乙烯磺酸钠水溶液,置于常温,备用;

b、制备丙烯酸类混合液:

将160质量份的丙烯酸、38质量份的甲基丙烯酸、37质量份的甲基丙烯酸甲酯和38质量份的丙烯酸羟丙酯经高速搅拌机搅拌混合后制得丙烯酸类混合液,置于常温,备用;

c、制备引发剂水溶液:

将30质量份的过硫酸盐类引发剂添加到130质量份的水中,经搅拌混合制得引发剂水溶液,置于常温,备用;

d、制备链转移剂水溶液:

将10质量份的亚硫酸氢钠添加到400质量份的水中,经搅拌混合后制得链转移剂水溶液,置于常温,备用;

e、苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液的微混合:

将步骤a制得的苯乙烯磺酸钠水溶液和步骤b制得的丙烯酸类混合液分别用输送泵、按照1:0.7的体积流量比、同时以稳定连续流的形式输送并经过微混合器1,并在水浴1的温控条件下快速升温至58℃,得到苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液;

f、苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类混合液的引发反应聚合:

将步骤c制得的引发剂水溶液经输送泵后和步骤e得到的苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器2,并在水浴2的温控条件下快速升温至86℃使其引发并(快速)反应聚合、(通过调整水浴2中反应管道长度将)反应停留时间控制在5min,得到仍处于聚合阶段的混合液;

g、聚合终止:

将步骤d制得的链转移剂水溶液经输送泵后和步骤f得到的仍处于聚合阶段的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器3,并在水浴3的温控条件下快速降温至40℃以下,使聚合反应终止,得到混合液;

h、后处理:

将步骤g得到的混合液在出微混合器3以后,用碱液调节PH至8后,经喷雾干燥,(得到的粉状颗粒产品)即制得苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂。

实施例14:参见附图1:

一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法,步骤为:

a、制备苯乙烯磺酸钠水溶液:

将100质量份的苯乙烯磺酸钠添加到260质量份的水中,经搅拌混合制得苯乙烯磺酸钠水溶液,置于常温,备用;

b、制备丙烯酸类混合液:

将153质量份的丙烯酸、38质量份的甲基丙烯酸、37质量份的甲基丙烯酸甲酯和37质量份的丙烯酸羟丙酯经高速搅拌机搅拌混合后制得丙烯酸类混合液,置于常温,备用;

c、制备引发剂水溶液:

将18.3质量份的过硫酸盐类引发剂添加到175质量份的水中,经搅拌混合后制得引发剂水溶液,置于常温,备用;

d、制备链转移剂水溶液:

将6.1质量份的亚硫酸氢钠添加到500质量份的水中,经搅拌混合后制得链转移剂水溶液,置于常温,备用;

e、苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液的微混合:

将步骤a制得的苯乙烯磺酸钠水溶液和步骤b制得的丙烯酸类混合液分别用输送泵、按照1:0.7的体积流量比、同时以稳定连续流的形式输送并经过微混合器1,并在水浴1的温控条件下快速升温至59℃,得到苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液;

f、苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类混合液的引发反应聚合:

将步骤c制得的引发剂水溶液经输送泵后和步骤e得到的苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器2,并在水浴2的温控条件下快速升温至85~90℃使其引发并(快速)反应聚合、(通过调整水浴2中反应管道长度将)反应停留时间控制在5min,得到仍处于聚合阶段的混合液;

g、聚合终止:

将步骤d制得的链转移剂水溶液经输送泵后和步骤f得到的仍处于聚合阶段的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器3,并在水浴3的温控条件下快速降温至40℃以下,使聚合反应终止,得到混合液;

h、后处理:

将步骤g得到的混合液在出微混合器3以后,用碱液调节PH至7后,经喷雾干燥,即制得苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂。

实施例15:参见附图1:

一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法,步骤为:

a、制备苯乙烯磺酸钠水溶液:

将100质量份的苯乙烯磺酸钠添加到280质量份的水中,经搅拌混合制得苯乙烯磺酸钠水溶液,置于常温,备用;

b、制备丙烯酸类混合液:

将135质量份的丙烯酸、36质量份的甲基丙烯酸、38质量份的甲基丙烯酸甲酯和39质量份的丙烯酸羟丙酯经高速搅拌机搅拌混合后制得丙烯酸类混合液,置于常温,备用;

c、制备引发剂水溶液:

将33质量份的过硫酸盐类引发剂添加到180质量份的水中,经搅拌混合制得引发剂水溶液,置于常温,备用;

d、制备链转移剂水溶液:

将11质量份的亚硫酸氢钠添加到460质量份的水中,经搅拌混合后制得链转移剂水溶液,置于常温,备用;

e、苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液的微混合:

将步骤a制得的苯乙烯磺酸钠水溶液和步骤b制得的丙烯酸类混合液分别用输送泵、按照1:0.7的体积流量比、同时以稳定连续流的形式输送并经过微混合器1,并在水浴1的温控条件下快速升温至62℃,得到苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液;

f、苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类混合液的引发反应聚合:

将步骤c制得的引发剂水溶液经输送泵后和步骤e得到的苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器2,并在水浴2的温控条件下快速升温至87℃使其引发并(快速)反应聚合、(通过调整水浴2中反应管道长度将)反应停留时间控制在4min,得到仍处于聚合阶段的混合液;

g、聚合终止:

将步骤d制得的链转移剂水溶液经输送泵后和步骤f得到的仍处于聚合阶段的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器3,并在水浴3的温控条件下快速降温至40℃以下,使聚合反应终止,得到混合液;

h、后处理:

将步骤g得到的混合液在出微混合器3以后,用碱液调节PH至7.5后,经喷雾干燥,即制得苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂。

实施例16:参见附图1:

一种苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂的制备方法,步骤为:

a、制备苯乙烯磺酸钠水溶液:

将100质量份的苯乙烯磺酸钠添加到290质量份的水中,经搅拌混合制得苯乙烯磺酸钠水溶液,置于常温,备用;

b、制备丙烯酸类混合液:

将110质量份的丙烯酸、30质量份的甲基丙烯酸、30质量份的甲基丙烯酸甲酯和30质量份的丙烯酸羟丙酯经高速搅拌机搅拌混合后制得丙烯酸类混合液,置于常温,备用;

c、制备引发剂水溶液:

将45质量份的过硫酸盐类引发剂添加到230质量份的水中,经搅拌混合制得引发剂水溶液,置于常温,备用;

d、制备链转移剂水溶液:

将15质量份的亚硫酸氢钠添加到550质量份的水中,经搅拌混合后制得链转移剂水溶液,置于常温,备用;

e、苯乙烯磺酸钠水溶液和丙烯酸类混合液的微混合:

将步骤a制得的苯乙烯磺酸钠水溶液和步骤b制得的丙烯酸类混合液分别用输送泵、按照1:0.7的体积流量比、同时以稳定连续流的形式输送并经过微混合器1,并在水浴1的温控条件下快速升温至60℃,得到苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液;

f、苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类混合液的引发反应聚合:

将步骤c制得的引发剂水溶液经输送泵后和步骤e得到的苯乙烯磺酸钠-丙烯酸类的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器2,并在水浴2的温控条件下快速升温至89℃使其引发并(快速)反应聚合、(通过调整水浴2中反应管道长度将)反应停留时间控制在3min,得到仍处于聚合阶段的混合液;

g、聚合终止:

将步骤d制得的链转移剂水溶液经输送泵后和步骤f得到的仍处于聚合阶段的混合液按照1:3的体积流量比、同时以稳定连续流的形式经过微混合器3,并在水浴3的温控条件下快速降温至40℃以下,使聚合反应终止,得到混合液;

h、后处理:

将步骤g得到的混合液在出微混合器3以后,用碱液调节PH至8后,经喷雾干燥,(得到的粉状颗粒产品)即制得苯乙烯-丙烯酸类共聚型分散剂。

上述实施例9-16中:步骤c中所述的过硫酸盐类引发剂,属于水溶性自由基聚合引发剂,可以是过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的任一种。

上述实施例9-16中:步骤h中所述的碱液是氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的一种或两种的混合物。

上述实施例9-16中:步骤a、步骤b、步骤c中所用的水为纯水、蒸馏水、去离子水等,以减少水中多余离子对自由基聚合的影响及其它副反应的发生。

上述实施例9-16中:步骤e、步骤f、步骤g中所用的输送泵可以是恒流泵或平流泵,要求流量持续稳定,典型的有上海三为科学仪器有限公司的MP2010D中压恒流泵、上海田同生物技术有限公司的TBP2H10S型平流泵等。

上述实施例9-16中:步骤e、步骤f、步骤g中所用的微混合器可以是静态混合器,典型的有岛津公司提供的有0.5-2.6ml HP型混合器等。

上述实施例9-16中:步骤b中所述的高速搅拌机可以是德国Fluko公司制造的FA、FAB、FAS、FM、FMB或FMS系列的乳化机等。

上述实施例9-16中:步骤e、步骤f、步骤g中所用的连通各微混合器和输送物料的反应管道较好的是的聚四氟乙烯材质的(简称PTFE)管道,通过调整各段反应管道的长度和泵的流量,可以自由的调控各段水浴锅内的停留反应时间。

上述实施例9-16中:步骤e、步骤f、步骤g中的各连续流同时通过输送泵、并以恒定流量比例的形式稳定连续的经过各阶段混合器实现混合、引发、聚合、终止,以此保证反应环境的均匀性和最终产品的稳定性。

上述实施例9-16中:步骤a中所述的苯乙烯磺酸钠可以为工业品级别,产品供应商有上海麦克林生化科技有限公司等。

上述实施例9-16中:步骤b中所述的丙烯酸类中的各原料较好的均为分析纯类,供应商有上海麦克林生化科技有限公司、上海百舜生物科技有限公司等。

上述实施例中:所采用的百分比例中,未特别注明的,均为质量(重量)百分比例或本领域技术人员公知的百分比例;所采用的比例中,未特别注明的,均为质量(重量)比例;所述重量份可以均是克或千克。

上述实施例中:各步骤中的工艺参数(温度、时间等)和各组分用量数值等为范围的,任一点均可适用。

本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术,所述原材料均为市售产品。

本发明不限于上述实施例,本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。

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