分散剂、研磨分散剂、造纸涂布用涂料
阅读说明：本技术 分散剂、研磨分散剂、造纸涂布用涂料 (Dispersant, grinding dispersant and coating for papermaking coating ) 是由 郑保健 戴玲 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种分散剂、研磨分散剂、造纸涂布用涂料。研磨分散剂按如下步骤制得：向底料中缓慢滴加功能性混合单体,调节温度至80－95℃,采用氧化、还原体系引发共聚,滴加反应180－300min,保温反应30－120min,保温反应后,降温至30－40℃以下,用液碱进行pH值调节至4.0－7.0即得。利用本发明的研磨分散剂能在研磨碳酸钙粒子周围形成更加稳固的双电子层结构；同时该研磨分散剂聚合物在碳酸钙的研磨过程中可以在浆钙粒子周围形成空间立体网状结构,在降粘的同时能够进一步提高研磨碳酸钙的稳定性及改善浆钙粒径,提高浆钙固含量,从而降低能耗,并且能较大提高成纸的光泽度、平滑度等指标,且研磨分散剂用量少,效果好,成本低。(The invention discloses a dispersant, a grinding dispersant and a coating for papermaking coating. The grinding dispersant is prepared by the following steps: slowly dripping functional mixed monomers into the backing material, regulating the temperature to 80-95 ℃, initiating copolymerization by adopting an oxidation and reduction system, dripping for reaction for 180-300 min, carrying out heat preservation for reaction for 30-120 min, cooling to below 30-40 ℃ after the heat preservation reaction, and regulating the pH value to 4.0-7.0 by using liquid alkali to obtain the catalyst. The grinding dispersant can form a more stable double-electronic-layer structure around the ground calcium carbonate particles; meanwhile, the grinding dispersant polymer can form a spatial three-dimensional network structure around the slurry calcium particles in the grinding process of calcium carbonate, can further improve the stability of the ground calcium carbonate, improve the particle size of the slurry calcium and increase the solid content of the slurry calcium while reducing viscosity, thereby reducing energy consumption, greatly improving the indexes of the glossiness, smoothness and the like of finished paper, and having the advantages of less consumption of the grinding dispersant, good effect and low cost.)
技术领域
本发明涉及高分子分散剂技术领域，具体涉及一种分散剂、研磨分散剂、造纸涂布用涂料。
背景技术
碳酸钙因其具有白度高、成本低、吸墨性好等性能被用于造纸涂料，尤其是天然研磨碳酸钙(GCC)在造纸涂料中的需求量巨大。如今，造纸行业正在向着规模化、高速化的方向发展，造纸涂料向更高固含量的方向发展，有部分造纸涂料的固含量更是已经高达72％以上，因而，对涂料的分散和悬浮性能也提出了更高的挑战。
一般分散剂是靠吸附在无机颜料表面，产生空间位阻和静电斥力，从而使颜料粒子能以悬浮态稳定地存在，才能得到高固含量、低黏度的GCC涂料，研磨效率也会大大提高，并能节约研磨能耗。
随着涂布加工技术的发展，涂布级超细GCC涂料的粒度从10年前的小于2μm达90％的要求，发展到现在市场上经常见到的小于1.5μm达98％，甚至99％，而且对超细GCC涂料的粒径分布要求也越来越高。为了保证超细碳酸钙涂料质量的稳定性，需要有更好的碳酸钙研磨设备和更高品质的研磨专用分散剂。在研磨阶段，研磨分散剂分为前段分散剂和后段分散剂。后段分散剂由于市场需求、附加值高等原因，引起了广大造纸工作者越来越浓厚的兴趣，特别是改性丙烯酸类分散剂。
在高碳酸钙含量的情况下，利用传统的研磨分散剂会使涂料的粘度较高，且易于造成碳酸钙絮聚，不利于研磨和涂布，涂料中的碳酸钙的粒度较高，影响涂布效果，并影响成纸的品质。
发明内容
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种分散剂、研磨分散剂、造纸涂布用涂料，本发明的分散剂能提高对高固含量浆钙体系的分散性能，随着研磨分散剂的加入，浆钙体系粘度下降明显，粒径更细。在总的碳酸钙研磨过程研磨分散剂的用量会有更低，效果良好，降低成本，绿色环保。
为了达到以上目的，本发明提供了一种分散剂，其按重量份计，由如下组分制备而来：
所述功能性单体选自1，4－丁二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种。
进一步的，所述分散剂，按照如下步骤制备而来：
(1)将丙烯酸、2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸、甲氧基聚乙二醇衣康酸单酯、苯丙烯酸苄酯和功能性单体搅拌混合，待固体完全溶解后，备用；
(2)在进行步骤(1)的同时，制备滴加液A和滴加液B，将所述氧化剂溶解于适量的水，配制成溶液A；将所述还原剂溶解于适量的水，配制成溶液B；
(3)向反应容器中加入底水，均匀搅拌并加热，在75－85℃的温度下保温搅拌5－15min，待体系温度升高到80－95℃之间，将滴加液A、B滴加到反应容器中参，并滴加步骤(1)的混合物进行反应，温度保持在80－95℃，反应180－300min后，保温反应30－120min，降温即制备得到所述分散剂。
进一步的，所述氧化剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化二甲酰或偶氮二甲异丁腈中的至少一种。
进一步的，所述还原剂选自焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、次亚磷酸钠中的至少一种。
本发明还提供了一种研磨分散剂，其利用碱剂对前述的分散剂中和至pH为4.0－7.0后得到。
进一步的，所述碱剂为含量为48％的液碱。
更进一步的，所述研磨分散剂的固含量不小于35％。
本发明还提供了一种造纸涂布用涂料，其利用前述的研磨分散剂制备而来。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的分散剂通过引进2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸、甲氧基聚乙二醇衣康酸单酯、苯丙烯酸苄酯等单体合成以丙烯酸链段为主链结构，以苯丙烯酸苄酯为次链刚性结构的多官能团聚合物，增强了浆钙粒子间的空间位阻作用，且共聚物端基带有多种强极性基团，有利于更好的吸附颜料粒子，达到良好的分散降粘效果；
(2)通过引入多种功能性单体1，4－丁二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种进行接枝改性，使研磨碳酸钙的表面双电子层单位面积的电荷数目更多，从而使碳酸钙粒子具有更加稳定的双电子层结构；同时该研磨分散剂聚合物在碳酸钙的研磨过程中能够在浆钙粒子周围形成一种空间立体网状结构，进一步加强粒子间的空间位阻作用，提高研磨后浆钙体系的稳定性及浆钙粒径。
(3)利用本发明的分散剂能够提高在进行研磨时的碳酸钙的含量，且能够降低体系粘度和减少碳酸钙的絮聚。
(4)利用本发明的涂料能显著提高成纸白度、平滑度和光泽度，并可降低研磨分散剂的用量，降低成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1：
①将100g丙烯酸、40g 2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸、10g甲氧基聚乙二醇衣康酸单酯、5g苯丙烯酸苄酯及2g 1，4－丁二醇二甲基丙烯酸酯，混合搅拌溶解，备用；
②在进行步骤①的同时，把2g的过硫酸铵溶解到18g水中配制氧化剂溶液，备用；把5g焦亚硫酸钠溶解到32g水中配制还原剂溶液，备用；
③向四口烧瓶里加入底水161g，升温搅拌至75－85℃，待温度升至80－95℃之间，同时滴加步骤②的氧化剂溶液、还原剂溶液和步骤①的混合单体溶液到上述四口烧瓶中参与反应，控温80－95℃滴加反应180－300min，然后保温反应30－120min，降温至30－40℃以下，即制备得到本发明的分散剂；
④用液碱(48％)对步骤③得到的分散剂进行pH调节至4.0－7.0之间，出料，即得本发明的研磨分散剂。
实施例2：
①将100g丙烯酸、40g 2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸、10g甲氧基聚乙二醇衣康酸单酯、5g苯丙烯酸苄酯、1g 1，4－丁二醇二甲基丙烯酸酯及1g二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯混合搅拌溶解，备用；
②在进行步骤①的同时，把2g的过硫酸铵溶解到18g水中配制氧化剂溶液；把5g焦亚硫酸钠溶解到32g水中配制还原剂溶液；
③向四口烧瓶里加入底水161g，升温搅拌至75－85℃，待温度升至80－95℃之间，同时滴加步骤②的氧化剂溶液、还原剂溶液和步骤①的混合单体溶液到上述四口烧瓶中参与反应，控温80－95℃滴加反应180－300min，然后保温反应30－120min，降温至30－40℃以下，即制备得到本发明的分散剂；
④用液碱(48％)对步骤③得到的分散剂进行pH调节至4.0－7.0之间，出料，即得本发明的研磨分散剂。
实施例3
①将100g丙烯酸、40g 2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸、10g甲氧基聚乙二醇衣康酸单酯、5g苯丙烯酸苄酯、1g 1，4－丁二醇二甲基丙烯酸酯及1g二乙二醇二甲基丙烯酸酯混合搅拌溶解，备用；
②在进行步骤①的同时，把2g的过硫酸铵溶解到18g水中配制氧化剂溶液；把5g焦亚硫酸钠溶解到32g水中配制还原剂溶液；
③向四口烧瓶里加入底水161g，升温搅拌至75－85℃，待温度升至80－95℃之间，同时滴加氧化剂溶液、还原剂溶液、并滴加步骤①的混合单体溶液到上述四口烧瓶中参与反应，控温80－95℃滴加反应180－300min，然后保温反应30－120min，降温至30－40℃以下，即制备得到本发明的分散剂；
④用液碱(48％)对步骤③得到的分散剂进行pH调节至4.0－7.0之间，出料，即得本发明的研磨分散剂。
实施例4：造纸涂布用涂料的制备
①向2L的研磨槽里加入490g水，开启搅拌，分别加入6g本发明的实施例1－3的研磨分散剂，搅拌均匀后，加入1510g 400目的碳酸钙粉，一般加入碳酸钙总质量0.1－0.2％份的研磨分散剂进行预分散，预分散10min后，加入到研磨机中研磨分散60－120min，一般研磨120min后，经过粒径仪测试后，粒度99％的小于2μm，即得研磨碳酸钙浆料。
本发明的研磨分散剂的固含量在39－41％左右，分别对该发明三个施例中的研磨分散剂和常规市售研磨分散剂进行比较，常规市售研磨分散剂为目前市场应用效果较好的聚羧酸体系分散剂，结果如表1：
表1研磨分散剂评估应用数据
从表1测定的数据可以得出，添加0.10％本发明的研磨分散剂不仅有很好的降粘稳定效果，且利用其制备得到的涂料具有良好的粒径分布比例，利用其制备得到的造纸涂料中的固含量可以达到75％－76％。
综上所述，本发明的新型研磨分散剂产品具有如下优点：
1、产品生产工艺简单，绿色环保，无废物排出；
2、产品采用以苯丙烯酸苄酯为次链刚性结构的多官能团聚合物，增强了浆钙粒子间的空间位阻作用，且共聚物端基带有多种强极性基团，有利于更好的吸附颜料粒子，达到良好的分散降粘效果；
3、产品引入多种功能性单体接枝改性，使其拥有更稳固的双电层结构，同时在碳酸钙的研磨过程中可以对浆钙粒子的周围形成一种新型的空间立体网状结构，提高研磨后浆钙体系的稳定性及浆钙粒径。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
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