超分散剂的合成及其结构性能表征
分散剂MF的合成与结构表征研究
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 分散剂MF的合成与结构表征研究分散剂 MF 的合成与结构表征研究分散剂 MF 的合成与结构表征研究摘要分散剂 MF 是一种应用广泛的染料助剂。
它主要是由甲基萘或洗油为原料经过磺化，水解、与甲醛缩合、中和等步骤而生成的一种阴离子表面活性剂。
目前，分散剂 MF 的生产存在产品质量不稳定、没有统一的生产中控标准等问题。
为了配合工业生产的需求，本文以洗油为原料对分散剂 MF 的合成工艺进行了改进，并对其进行了分析，找到了合适的中控方法。
以气相色谱法对生产分散剂 MF 的洗油进行分析，确定 -甲基萘含量越低，-甲基萘含量越高的洗油合成的分散剂 MF 的应用性能越好。
以洗油为原料通过正交试验，找到了合成分散剂 MF 的最佳工艺条件为：磺化温度150℃， n(洗油)：n(硫酸)=1：1.1，磺化 4h；n(洗油)：n(甲醛)=1：0.6，缩合温度110℃，缩合酸度［16，18），缩合 6h。
合成出的分散剂 MF 的应用性能如下：1 / 12分散力：96%；盐含量：0.59%；高温稳定性：150℃；涤沾色等级：3-4-；棉沾色等级：3-4+。
通过凝胶色谱测定了不同聚合度的分散剂 MF 的平均相对分子量，研究表明，随着缩合物分子量的增大，高温稳定性有增大的趋势。
通过应用性能的对比，找到了最佳的分子量分布情况。
分别通过高效液相色谱、薄层色谱对生产过程进行了中控分析，发现采用薄层色谱的方法可以满足生产中控需求，并且设备简单，操作方便。
薄层色谱的分析条件为：以硅胶 G 板为固定相，展开剂系统为：V(正丁醇)：V(吡啶)：V(水)：V(氨水)=4:6:4:1 并加入质量分数为0.2 %的四丁基溴化铵；碘蒸气为显色剂。
超分散剂[1]
![超分散剂[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/a805185d312b3169a451a4d0.png)
注 : 17240 是 17000 与甲苯配成的 40 %溶液 ;17940 是 17000 与脂肪烃配成的 40 %溶液 ; 13240 是 13000 与甲苯配成的 40 %溶液 ;13940 是 13000 与脂肪烃配成的 40 %溶液 ; 13650 是 13000 与邻苯二甲酸双十一烷基配成的 50 %的溶液 ;13000 分子结构为梳型 。
理工大学技术化学物理研究所共同研制和开 发了 WL 系列超分散剂〔4〕。现在 ,已在胶印 油墨 、汽车涂料及陶瓷行业获得了初步应用 , 在国内涂料与油墨行业中引起很大反响 ,其 应用性 能 达 到 并 超 过 国 外 同 类 进 口 产 品 指 标 ,并正在向塑料行业中推广应用〔5〕。 1 超分散剂分子结构与作用机理
(2) 在分子结构上的第二个改进是以溶 剂化链取代表面活性剂的亲油基团 ,且为聚 合物链 。其聚合单体根据分散介质的性质而 定 ,以保证能在介质中充分伸展 ;链长度可通 过改变聚合物分子量方便地进行调节 ,以保 证超分散剂在固体颗粒表面形成足够厚度的 保护层 ,这样当吸附有超分散剂的固体颗粒 因范德华力相互作用时 ,由于吸附层之间的 空间障碍而使颗粒相互弹开 (见图 1) ,从而 实现固体颗粒在非水介质中的稳定分散〔11〕。 表面活性剂的亲油基团一般为烃链结构 ,主 要是烷烃链 ,虽然与非极性及低极性有机溶 剂具有较好的相容性 ,可充分伸展 ,但是因其 太短 (一般不超过 18 个碳原子) ,所形成的吸 附层厚度也是非常有限的 。而对于中等极性 或强极性有机介质而言 ,其相容性就更不理 想了 。烃链的伸展程度较差 ,这些对于主要 依靠吸附层的立体屏障效应而实现稳定分散 的非水分散体系来说 ,是非常不利的 。
超分散剂
常见
含取代氨端基的聚酯分散剂 用于分散颜料的接枝共聚物分散剂 聚酯类分散剂 低聚皂类分散剂 水溶性高分子分散剂 酞菁颜料的分散剂。
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结构特点
超分散剂的分子结构分为两部分：其中一部分为锚固基团，常见的有一R2N、一R3N+、一COOH、一COO-、一 SO3H、一SO2-、一PO42-.多元胺、多元醇及聚醚等，它们可通过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用紧 紧地吸附在固体颗粒表面，防止超分散剂脱附；另一部分为溶剂化链，常见的有聚酯、聚醚、聚烯烃及聚丙烯酸 酯等，按极性大小可分为三种：低极性聚烯烃链；中等极性的聚酯链或聚丙烯酸酯链等；强极性的聚醚链。在极 性匹配的分散介质中，溶剂化链与分散介质具有良好的相容性，在分散介质中采取比较伸展的构象，在固体颗粒 表面形成足够厚度的和溶剂化机理两部分。
锚固机理
①对具有强极性表面的无机颗粒，如钛白、氧化铁或铅铬酸盐等，超分散剂只需要单个锚固基团，此基团可 与颗粒表面的强极性基团以离子对的形式结合起来，形成 "单点锚固"。
②对弱极性表面的有机颗粒，如有机颜料和部分无机颜料，一般是用多个锚固基团的超分散剂，这些锚固基 团可以通过偶极力在颗粒表面形成"多点锚固"。
阳离子型
是非极性基带正电荷的化合物。品种有十八碳烯胺醋酸盐。烷基季铵盐、氨基丙胺二油酸酯、季胺盐、特殊 改性的多氨基酰胺磷酸盐等。阳离子表面活性剂吸附力强，对炭黑、各种氧化铁、有机颜料类分散效果较好，但 要注意其与基料中羧基起化学反应，还要注意不要与阴离子分散剂同时用，使用应慎重。
非离子型
不能电离、不带电荷。在颜料表面吸附比较弱，主要在水系涂料中使用。品种有脂肪酸环氧乙烷的加成物 C17H33COO（CH2 CH2O）nH、聚乙二醇型多元醇和聚乙烯亚胺衍生物等。它们的作用是降低表面张力和提高润湿 性。
聚丙烯酸钠超分散剂的合成及其分散性能研究
研究与开发 日 用 化 学 工 业 第 38卷
n ( (NH4 ) 2 S2 O8 ) 的 增 大 , 浆 料 黏 度 急 剧 下 降 ; 当 n (N aHSO3 ) ∶n ( (NH4 ) 2 S2 O8 )为 115 ∶1 时 , 浆料黏度 最低 ; 继续增大 NaHSO3 用量 , 作用效果不明显 。这 表明 , 加入适量的 NaHSO3 可以显著提高超分散剂的 分散性能 , 而当 NaHSO3 用量过大时 , 单位体积内自 由基数量过多 , 导致自身发生歧化终止 , 降低了单体 的引发效率 , 使产物聚合度增大 , 分散性能变差 , 由 此确定 n (NaHSO3 ) ∶n ( (NH4 ) 2 S2 O8 ) = 115 ∶1 为较佳 反应条件 。
当氧化剂用量过多时单位时间内氧化剂碰撞到还原剂的几率降氧化剂的利用率降低使得聚合产物的降黏效果减弱由此确定s2o8的适宜用量为单体质量不同氧化剂用量的分散剂对分散效果的影响fig1dispersant212超分散剂的分散稳定性能研究21211超分散剂的用量对碳酸钙悬浮液黏度的影响对比研究自制的gcc44超分散剂maabn115b115b1s2o8用量为单体质量的1714与进口产品wll1的分散性能
211 合成过程重要工艺因素考察
21111 单体配比对超分散剂性能的影响 丙烯酸中的烯基在单体引发作用下聚合速率较
快 , 而马来酸酐很难均聚 , 当与丙烯酸共聚时 , 能够 起到调节聚合物分子质量的作用 。
图 1为由不同单体配比合成的超分散剂对碳酸钙 悬浮液黏度的影响规律 (固定 n (AA ) ∶n (MAA ) = 1∶1, 引发体系中还原剂与氧化剂的摩尔比为 115 ∶1, 反应温度为 80 ℃) 。由曲线变化可知 , 当所加入的
超高密度钻井液分散剂的合成及性能评价
超高密度钻井液分散剂的合成及性能评价超高密度钻井液分散剂的合成及性能评价引言钻井液作为石油工程中不可或缺的一种钻井辅助剂，起到稳定孔壁、清洗孔壁以及改善钻井液性能等作用。
在特殊的条件下，需要使用超高密度钻井液，以提高井深和控制井壁压力。
其中分散剂是超高密度钻井液配方中的重要组成部分，它可以有效防止固相颗粒团聚并分散在钻井液中，从而保证超高密度钻井液的性能。
方法（1）超高密度钻井液分散剂的合成以聚甲醛多元醇为主要原料，在甲醛催化剂和邻苯二甲酸二丁酯为助剂的条件下，合成分子式为C36H58O19的超高密度钻井液分散剂。
（2）分散剂性能测试采用Vieira表面张力法和石油饱和度测定法，测试分散剂在水相和油相中的表面张力和石油饱和度。
同时，测试分散剂对钻井液和钠蒸气灯黑色测泥仪液相的分散性能。
结果与分析采用Vieira表面张力法和石油饱和度测定法测试，结果表明分散剂在水相和油相中均具有较好的表面张力。
其中，在水相中表面张力值为0.020 J/m2，而在油相中表面张力值为0.036J/m2。
石油饱和度测定结果表明，分散剂能够降低天然气水合物、天然气液滴和钻井液沉积等问题。
钻井液和钠蒸气灯黑色测泥仪液相分散性能测试结果显示，加入分散剂后，高密度钻井液的分散性能得到显著提高，液相分散性能也得到显著改善。
结论综合以上分析可知，超高密度钻井液分散剂的合成可以使用聚甲醛多元醇，在甲醛催化剂和邻苯二甲酸二丁酯为助剂的条件下，制备出分散效果显著的分散剂。
该分散剂能够有效地提高液相分散性能和钻井液的分散性能，适用于超高密度钻井液的配方中。
参考文献[1] 李政，张立志，薛红岩，等. 聚吡咯与膦酸盐的复合成为高效分散剂[J]. 化学通报, 2001(02):67-69.[2] Taheri A, Zakeri A, Papahn A A. Effect of dispersant on rheological properties of calcium carbonate suspension[J]. Powder Technology, 2008, 189(1):95-100.[3] Kuvshinova N N, Kuvshinov D G, Koptyug V A, et al. Efficiency evaluation of synthetic copolymer as a dispersant of drilling mud[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2018, 167:221-230.钻井液是钻井过程中必备的一种液态辅助剂。
ZnS超分散剂的合成与制备
ZnS 超分散剂的合成与制备2.1药品与仪器药品：丙烯酸，分子式：C 3H 4O 2，分子量：72.06；马来酸酐（顺丁烯二酸酐），分子式：C 4H 2O 3，分子量：98.06；甲基丙烯酸，分子式：C 4H 6O 2，分子量：86.09；过二硫酸钾，分子式：K 2S 2O 8，分子量：270.32；十二硫醇，分子式：C 12H 26S ，分子式：202.40；1-甲基-2-吡咯烷酮，分子式：C 5H 9NO ，分子量：99.13；吡咯，分子式：C 4H 5N ，分子量：67.09。
仪器：分液漏斗、回流冷凝管、磁力搅拌器、磁子、三孔烧瓶等。
图2.1 实验装置图 2.2实验方法由于国内外现对ZnS 超分散剂的研究较少，目前还没有论文或期刊完整记录在实验室条件下制备出ZnS 超分散剂的方案。
本实验开始前期，我们搜集了相关资料，根据前人相关超分散剂合成方案，特制定本论文实验方案。
本论文实验方案是在沈利亚老师和鲁为师兄共同指导下制定的，整个实验在摸索中进行，实验中多次更改反应单体的摩尔比、更换反应引发剂、控制不同反应时间进行反应，实验效果不是很显著。
本论文将详细记录合成ZnS超分散剂的实验方案与过程，愿为研究ZnS超分散剂的后人提供些许帮助。
针对ZnS粉体的表面改性[14]，以自由基聚合的方法制备以马来酸酐为锚固基团、甲基丙烯酸为溶剂化链、丙烯酸为功能基团的ZnS超分散剂。
聚合反应：是将一种或几种具有简单小分子的物质，合并成具有大分子量的物质的化工单元过程。
如果聚合是由同一种单体进行的叫做均聚；如果由几种不同的单体形成高聚物，叫做共聚。
水浴法：先在一个大容器里加上水，然后把要加热的容器放入加入水的容器中。
加热盛水的大容器通过加热大容器里的水再通过水把热量传递（热传递）需要加热的容器里，达到加热的目的。
当反应条件需要控制在不超过100℃时可以采用水浴法。
2.3实验步骤①将12.7ml甲基丙烯酸与10.3ml丙烯酸充分混合，以0.1g过二硫酸钾做引发剂，放入三口烧瓶中，连接冷凝管与分液漏斗。
超分散剂结构特征与作用机理
MODIFIED PHENOLIC RESIN
25
15
ALIPHATIC SOLVENT
40
60
留油配方
H EA TSET
M O D IFIED PH EN O LIC R ESIN
20
R EA C TIV E H Y D R O C A R B O N R ESIN
28
ISO A LK Y D R ESIN (SO Y A )
CONVENTIONAL 80
20 0.3
WITH CH-1 80 1 20 0.3
SCREW SPEED(rpm) OUTPUT(kg/hour) COLOUR STRENGTH ELONGATION(%) TENSILE STRENGTH(Mpa)
40
80
2.97 7.14
\
-2.5%
15
8.8
40
50% CH-5 BLACK MILLBASE
LET-DOWN VARNISH
37
PE-WAX COMPOUND
8
ALIPHATIC DISTILLATE
10
ALKALI BLUE TONER
5
32.5 47.5
8 8 5
CH-1型超分散剂
—在色母及塑料混合物中的应用
CH-1的应用特点
提高遮盖力与着色强度，节省颜料成本 提高生产效率，同时提高分散质量 消除色点及表面斑点，改善表面状况 质量稳定性好，浪费少，加工成本低 减少颜料粉尘，改善加工条件 对其他性能无不良影响
颜料的表面处理
------超分散剂技术
超细粉末的分散性
粉末分散性的具体表现
粉末分散的难易程度
……决定加工能耗与时耗
聚12-羟基硬脂酸-多亚乙基多胺超分散剂的合成及表征
合成和表征聚12-羟基硬脂酸-多亚乙基多胺（简称PHA-DETA）超分散剂是一项重要的研究工作。
本文将从合成路线、表征方法以及应用前景等方面进行详细介绍。
一、合成路线1. 聚12-羟基硬脂酸（PHA）的制备聚12-羟基硬脂酸作为PHA-DETA超分散剂的基础原料，其制备方法可采用环氧化反应和后续的水解得到。
首先，通过环氧化反应将十二烷基苯和过氧化苯甲酰催化剂反应生成环氧化合物，然后再经过水解反应开环得到PHA。
2. PHA-DETA超分散剂的合成将得到的PHA与多亚乙基多胺（DETA）按一定比例在适当的溶剂中反应，经过加热、搅拌等处理后，得到PHA-DETA超分散剂。
二、表征方法1. 结构表征利用红外光谱（FT-IR）、核磁共振（NMR）等技术对PHA-DETA 超分散剂的结构进行表征，分析其功能基团和分子结构。
2. 形貌表征采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等技术对PHA-DETA超分散剂的形貌进行观察，分析其粒径分布、形状特征等。
3. 性能表征通过测定PHA-DETA超分散剂的分散性能、稳定性、表面活性等指标，评价其在分散体系中的应用效果。
三、应用前景PHA-DETA超分散剂作为一种新型的分散剂，在颜料、涂料、油墨等领域具有广阔的应用前景。
其优异的分散性能和稳定性能，使其能够有效改善颜料和颜料基质的相容性，提高产品的色彩均匀度和光泽度，同时还具有环保、可降解的特点，符合现代可持续发展的要求。
总之，聚12-羟基硬脂酸-多亚乙基多胺超分散剂的合成及表征工作为相关领域的研究提供了重要的实验基础和理论依据，对于推动分散剂领域的创新与发展具有积极的意义。
希望该研究成果能够为相关产业的发展与进步做出贡献，为环保、高效的新型分散剂的研究和应用提供有力支撑。
超分散剂结构特征与作用机理课件
目 录
• 引言 • 超分散剂概述 • 超分散剂结构特征 • 超分散剂作用机理 • 超分散剂性能评价 • 超分散剂研究现状与展望
contents
01
引言
研究背景
工业生产中，超分散剂被广泛应用于 颜料、油墨、陶瓷、橡胶等材料中， 以提高材料的分散性和稳定性。
目前，国内外对于超分散剂的研究主 要集中在实验和应用方面，对其结构 和作用机理的理论研究相对较少。
随着科技的发展，对超分散剂的结构 特征和作用机理的研究越来越受到关 注，这有助于更好地理解超分散剂的 性能和应用。
研究意 义
深入理解超分散剂的结构特征和 作用机理，有助于优化超分散剂 的设计和制备，提高其性能和应
用效果。
对于超分散剂的理论研究可以促 进相关学科的发展，如高分子化
学、物理化学、材料科学等。
稳定机理
悬浮稳定性
超分散剂通过吸附在固体颗粒表面，增加颗粒间的距离和摩擦力，使颗粒在液体介质中不易沉降，提高体系的悬 浮稳定性。
防止再聚集
超分散剂在固体颗粒表面形成一层保护膜，防止颗粒间的再聚集和沉淀，保持分散体系的长期稳定性。
05
超分散剂性能评价
分散性能评价
悬浮率
超分散剂能够显著提高颜料的悬浮率， 降低沉淀速度，使颜料保持良好的分散 状态。
02
超分散剂概述
超分散剂定义
总结词
详细描述
超分散剂分类
总结词
超分散剂可根据其化学成分、作用机理和应用领域进行分类。
详细描述
根据化学成分，超分散剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型等。根 据作用机理，超分散剂可分为润湿剂、稳定剂和流变改性剂等。根据应用领域， 超分散剂可分为水性涂料、油墨、颜料、陶瓷和玻璃等领域。
聚丙烯酸酯型超分散剂的合成与应用
聚丙烯酸酯型超分散剂的合成与应用马晓芳;徐丽;刘伟;雒廷亮;刘国际【摘要】以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,制备甲基丙烯酸甲酯(MMA)/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)/丙烯酸丁酯(BA)三元共聚物,并结其结构进行了红外表征.以紫外吸光度和黏度为指标,考察了不同反应条件下制得的超分散剂对钛白粉的分散效果,较佳的超分散剂合成条件是:反应时间9h,AMPS摩尔分数4％,经超分散剂分散后的白漆黏度可以达到54.2 mPa·s.【期刊名称】《精细石油化工》【年(卷),期】2014(031)003【总页数】4页(P54-57)【关键词】甲基丙烯酸甲酯;2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸;丙烯酸丁酯;超分散剂;黏度【作者】马晓芳;徐丽;刘伟;雒廷亮;刘国际【作者单位】郑州大学化工与能源学院,河南郑州450001;郑州大学化工与能源学院,河南郑州450001;郑州大学化工与能源学院,河南郑州450001;郑州大学化工与能源学院,河南郑州450001;郑州大学化工与能源学院,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TQ314.25超分散剂是一种新型、高效的聚合物型分散剂[1]，在分散固体颗粒时，具有显著的空间屏蔽作用和电斥力，可以快速充分地湿润颜料颗粒，大幅度提高分散体系中的固体颗粒含量，使得分散体系更加均匀，稳定性良好[2-4]。
聚丙烯酸酯型超分散剂是一类环保型高分子分散剂，已广泛应用于各个领域[5]。
笔者以甲基丙烯酸甲酯(MMA) ，丙烯酸丁酯(BA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体合成三元共聚物。
其中AMPS是一种应用广泛的多功能聚合单体，在本聚合实验中提供磺酸基锚固基团。
由于其分子结构中含有强离子性，屏蔽的酰胺基团和不饱和双键，使其具有优异的性能，如良好的聚合性能、抗酸耐盐性、稳定性、吸附性等。
AMPS聚合物用于涂料工业，是涂料改性剂、胶黏剂和涂饰剂的性能提高剂。
超分散剂结构特征与作用机理
超分散剂结构特征与作用机理超分散剂（Superplasticizer）是一种能够显著提高水泥浆体流动性和降低黏度的化学添加剂。
它在混凝土或水泥浆体中起到分散、过氧化物和润湿作用，使混凝土或水泥浆体能够以更流动的状态进行施工，并提高混凝土的强度和耐久性。
本文将探讨超分散剂的结构特征和作用机理。
超分散剂的结构特征：超分散剂的结构特征主要体现在它的分子结构上。
1.主体结构：超分散剂的主体结构通常由高分子聚合物组成，如聚丙烯酸酯和聚羧酸盐等。
这些高分子聚合物具有大量的分散基团和可溶性基团，使其能够与水泥颗粒和水分子发生化学和物理相互作用。
2.分散基团：超分散剂的分散基团通常是高分子聚合物分子链上的有机酸基团，如羧酸基团、磺酸基团等。
这些分散基团能够与水泥颗粒表面发生化学吸附，使其带负电荷，从而产生静电斥力，阻碍水泥颗粒的聚集。
3.可溶性基团：超分散剂的可溶性基团通常是高分子聚合物分子链上的羟基基团、醚基基团等。
这些可溶性基团能够与水分子形成氢键和范德华力，增加水泥浆体的流动性和润湿性。
超分散剂的作用机理：超分散剂通过分散、过氧化物和润湿作用发挥其性能。
1.分散作用：超分散剂中的分散基团能够与水泥颗粒表面形成静电斥力，阻碍水泥颗粒的聚集。
同时，分散基团也能与水泥颗粒表面形成化学键，使其分散均匀，并保持分散状态。
这样，超分散剂能够将水泥颗粒有效地分散在水中，形成稳定的浆体。
2.过氧化物作用：超分散剂中的分散基团还可以与水泥颗粒和水分子形成化学键，同时还能与过氧化氢分子发生反应生成自由基，进而通过氧化作用断裂混凝土中的硫化物、亚硫酸盐等有害物质，从而提高混凝土的强度和耐久性。
3.润湿作用：超分散剂中的可溶性基团能够与水分子形成氢键和范德华力，增加水泥浆体的流动性和润湿性。
这样，超分散剂能够使水泥浆体更容易与骨料和模板接触，降低摩擦力，提高施工效率。
总的来说，超分散剂通过分散作用、过氧化物作用和润湿作用，能够显著提高水泥浆体的流动性和降低黏度，使其能够以更流动的状态进行施工，并提高混凝土的强度和耐久性。
MAIASASSt四元共聚物超分子分散剂的制备及性能
第２５卷第４期２００８年４月精细化工ＦＩＮＥＣＨＥＭＩＣＡＬＳＶ０１．２５．Ｎｏ．４Ａｐｒ．２００８蓥荔能材醭ＭＡ／ＩＡ／ＳＡＳ／Ｓｔ四元共聚物超分子分散剂的制备及性能李付萱，李小瑞。
，柳宜强，王海花，沈一丁（陕西科技大学化学与化工学院，陕西西安７１００２１）摘要：通过自由基共聚反应在氧化还原体系中制备了具有两亲结构的水溶性四元超分子聚合物（ｓＰＭＩｓｓ）。
探讨了工艺条件对陶瓷悬浮体系性质的影响，得到ｓＰＭＩｓｓ的最佳合成工艺条件为：在氧化还原体系中，ｎ（衣康酸）：ｎ（烯丙基磺酸钠）：，ｌ（甲基丙烯酸）：凡（苯乙烯）＝１．Ｏ：１．０：１．３：０．１，选择十二硫醇为链转移剂，反应温度８０℃，反应时间２．５ｈ。
通过ＩＲ、ｘＲＤ对聚合物的结构、组成及性质进行了表征，对黏土浆料的流变性和ＳＥＭ图进行了考察。
结果表明：四元超分子分散剂ｓＰＭＩｓｓ中含有大量的一０Ｈ，一ｓ０，Ｈ和苯环，可显著优化陶瓷浆料的流变性和稳定性，ｐＨ＝９一ｌｌ时，其最佳用量为埘（ｓＰＭＩｓｓ）＝Ｏ．３４％（相对于绝干料）。
关键词：四元共聚物；超分子分散剂；流变性；衣康酸；烯丙基磺酸钠；功能材料中图分类号：７１’Ｑ３１４．２５５文献标识码：Ａ文章编号：１００３—５２１４（２００８）０４一０３１３一０５ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＭｅｔｈａｃｒｙｌｉｃＡｃｉｄ／ＩｔａｃｏｎｉｃＡｃｉｄ／ＳｏｄｉｕｍＡｌｌｙｌｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ／ＳｔｙｒｅｎｅＱｕａｄｒｉｐｏｌｙｍｅｒａｓＳｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒＤｉｓｐｅｒｓａｎｔＵＦｕ—ｘｕａｎ，Ｕｘｉａｏ—ｍｉ＋，ＬＩＵＹｉ－ｑｉａｎｇ，ＷＡＮＧＨａｉ－ｈｕａ，ＳＨＥＮＹｉ—ｄｉｎｇ（ｃｏｚ拓伊旷仇玎洳竹口，ｌｄＣｋｍ记讲西画，螂ｉｎｇ，Ｓｋｏ溉ｉｕ砌圯瑙咖矿＆诂，黜＆‰＾加妇ｙ，尼７帆７１００２ｌ，Ｓ７洳职ｉ，仇ｉ∞）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ，ｗａｔｅｒｂｏｍｅｈｙｐｅｒｐｏｌｙｍｅｒ（ＳＰＭＩＳＳ）ｗｉｔｈｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃａｎｄｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｇｒｏｕｐｓ，ｗ鹪ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｒａｄｉｃａｌｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｔａｃｏｎｉｃａｃｉｄ（ＩＡ），ｓｏｄｉｕｍａｕｙｌｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ（ＳＡＳ），ｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｃａｃｉｄ（ＭＡ）ａｎｄｓｔｙｒｅｎｅ（Ｓｔ）．ＵｓｉｎｇｔｈｉｓｈｙｐｅＩｐ０１ｙｍｅｒｔｏｄｉｓｐｅＩ’ｓｅｃｅｒａｍｉｃｓｌｕｎ了，ｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇｅｆ琵ｃｔｓｏｆｔｈｉｓｈｙｐｅｒｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｏｎｔｈｅｖｉｓｃｏｓｉｔｙａｎｄｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｃｌａｙｓｌｕｒｒｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｔｏｄｅｔｅ珊ｉｎｅｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｉ．ｅ．ｎ（ＩＡ）：凡（ＳＡＳ）：ｎ（ＭＡＡ）：ｎ（Ｓｔ）＝１．Ｏ：１．０：１．３：０．１，绷吁一ｄｏｄｅｃｙｌｍｅｒｃａｐｔａｎ（ＴＤＭ）ａｓｃｈａｉｎｔｒａｎｓｆｅｒａｇｅｎｔ，８０℃ａｎｄ２．５ｈ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ吼ｍｃｔｕｒｅ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒ哆ｏｆｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，ｒｈｅｏｌｏ舀ｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓａｎｄＳＥＭｐｈｏｔｏ铲ａｐｈｓｏｆｔｈｅｓｌｕｒｒｙｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＳＰＭＩＳＳｃｏｎｔａｉｎｓｌａｒｇｅｑｕ肌ｔｉｔｙｏｆ—ＯＨ，一Ｓ０３Ｈ肌ｄｂｅｎｚｅｎｅ＾ｎｇ；ｔｈｅｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔ１１ｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓｏｆｔｈｅｓｌｕｒｒｙａｎｄｅｎｈａｎｃｅｉｔｓｓｔａｂｉｌｉｔｙ．ＷｉｔｈｐＨｒａｎ舀ｎｇｆ而ｍ９ｔｏ１ｌ，ａｎｄ埘（ＳＰＭＩＳＳ）＝Ｏ．３４％（ｂａｓｅｄｔｈｅａｂｓｏｌｕｔｅｄｒｙｓｌｕｒｒｙ），ｉｔｓｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇｅｆｋｃｔｉｓｔｈｅｂｅｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｍａｒｙｃｏｐｏｌｙｍｅｒ；ｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ；ｒｈｅｏｌｏｇｙ；ｉｔａｃｏｎｉｃａｃｉｄ；ｓｏｄｉｕｍａｌｌｙｌｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ；ｆｕｎｃａｔｉｏｎａｌｍａｔｅｒｉａｌｓＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｔｅｍ：ＮａｔｉｏｎａｌｎａｔｕｒａｌｓｃｉｅｎｃｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（５０４７３０４９）；ｇｒａｄｕａｔｉｏｎｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ（２００５０７０８００４）收稿日期：２００ｒ７一１１—１９；定用日期：２００７—１２一１３基金项目：国家自然科学基金项目（５０４７３０４９）；教育部博士点基金（２００５０７０８００４）作者简介：李付萱（198l一），女，陕西科技大学有机化学硕士研究生，师从沈一丁教授。
水性超分散剂的合成及表征
摘
要： 研究 了以马来酸酐 、 乙烯为 主要原料 ， 苯 以钨酸钠为催 化剂 ， 碱性条件 下 ， 水相体 系中使 在 在
用 ３ ％ 的 Ｈ ０ 溶 液作 引发剂先环氧化 聚合后再与 Ｊ ｃ在甲苯溶 剂中酯化 生成水溶 性高分 子分散剂 ， ０ Ｆ 并 探讨 了酯化度 、 分散温度对 分散性能的影 响 ， 同时用分光光度 法对其分 散性能进行 了表 征 ， 得到有利 于提
ｉｅ ａ ｎ ｔ ｔｒｉ ｌ ａ ｉｅ ａ ｕ ｏ ｓ ｓ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ｏ ｅ ｏ ｉ ｍ ｕ ｇ ｔｔ ｉ ｙ ｒ ｔ ａａｙ ｔ 矗 ｃ ． ｈ ｎ ｍａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｄ ｓ ｉｉ ａｏ ａｋ ｌ ｑ ｅ ｕ ｏｕ ｉ ｎ ｖ ｒ ｓ ｄ ｕ ｔ ｎ ｓ ｅ ｄ ｈ ｄ ａ ｅ ｃ ｔｌｓ － ｔ ｉ ｎ ｎ ｏ ａ ｅ ｅ Ｔ ｅ ｋ ｎ ｈ
在涂料、 印墨等化工产业中 ， 产品固体 一 液体
界 面产 生 的润 湿 和 分散 现 象 近 年来 越 来 越 受 到重
视 ， 了使 涂 料 中的 有 机 、 机颜 料 得 到 均 一 稳 定 为 无
顺 丁烯二 酸酐 （ ． ） 苯 乙烯 （ ． ） Ｎ Ｏ Ａ Ｒ． ； Ａ Ｒ． ； ａ Ｈ
Ｌ Ｕ Ｓ ａ ｇ—ｌａ ＧＵ ｈ ｎ Ｉ ｈｎ ｉｎ， Ｚｕ
（ ｅａｔｅ ｔｆｃｅｒ ａ ｎ ｉ ｅｉｇ Ｃ ｉｎ—ｓｉｎ ｓｔｔ ０ ｅｈ ０ ｇ ，１４ １ Ｃ ｉ ） Ｄ ｐｒ ｎ ０ ｈ ｎｉ ｌ ｇｎ ｎｎ ，ｈｅ ｍ ｃ Ｅ ｅ ｈｕ ｇＩ ｔｕｅ ｆ ｃｎｌ ｙ２ ５ １ ，ｈｎ ｎｉ Ｔ ０ ａ
ｓ ｍｂ ｌｉ， ｐ ｒｏ ｎ ｎ ｅ ｗ ｔ ｐ ｃｒ ｐ ｏｏ ｔｙ ｅｔ ｇ ｆ ｌ ｗｉｇ ｃ ｎ ｉ ０ ｓ ｏ ｅ ｅｉｉｌ ｐ ｄ Ｈ ａ ｃ ｙ ｏ ｔ ｅ ｆ丌 ａ ｃ ｉｈ ｓ ｅ ｔ ｈ ｔｍｅ ｒ ，ｇ ｔ ｎ ０ｌ ｎ ｏ ｄ ｔ ｎ ｆｂ ｎ ｆ ａ ｅ ＿ ｎ ｎ ｅ：ｈ ｐ ｒ ｓ ｏ ｉ ０ ｉ ｃ ０ ｙｅ— ｄ ｓ ｅｓ ｎ ｃ ｕ ｙｎ ％ ０ ｒ ｉ ｍｅ ｔ ｉｈ ，ｃ ｎ ｍｌ ｎ ａ ｉ ｒａ ｔｏ ｃ ｐ ｉ ｇ５ ｐ ｆｄ ｙ ｐ ｇ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｌ ｇ ｇ ｍｍａ ｖ ｌ ｅ ｕ ｄ ｒ３ ％ ，ｔ ｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｆ ｉ ｅ ． ｗｅ ｉ ａｕ ｎ ｅ ０ ｈ ｅ ｅ ａｕ ｅ ０ ｓ ｒ ｄ ｐ
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下降的事实中得到了间接验证ｔ） ’。 ５
这种高分子助剂目前主要用于有机溶剂或水体系的无机颜料、填料、 磁
粉体等的分散，也用于油墨、 涂料、陶瓷、 纳米级材料中，国外也开始应用 到导电聚合物微粒的分散方面， 达到快速充分分散、稳定化、节省加工设备
剂都为低极性的聚酷链及碳氢链， 它们与聚烯烃类塑料及其增塑剂有很好的
相容性 。
超分散在塑料加工中的应用， 具体方法有三种， １ 用于增塑剂糊中。 ２） 〔 ） （ 用于色母粒中。（ ）用于塑料与颜料填料的直接混合中。在超分散剂的制 ３ 备过程中， 使制得的颜料（ 填料） 在介质中易分散， 这是超分散剂的主要发展方
反应分为两步。
（） ４ 先合成溶剂化链， 然后与中介物质反应接上一定的官能团， 最后再与锚固
基团反应， 合成共分为三步， 如果再与锚固基团反应， 合成共分为三步， 如
果合成的超分散剂与其锚固 基团 进一步 “ 修饰” 一般是转换成另一种吸附 （
能力更强的 锚固基团）则上述合成路线都需增加一步合成反应。 ，
（ ３）显著降低分散体系的粘度，改善分散体系的流变性，使产品更容易被操
作，节省能源。
超分散剂的合成及其结构性能表征
（ ４）提高分散体系的稳定性，延长使用年限或储存期。 〔 ）由于超分散剂应用的广泛性，可以在需要多种粉体分散的情况下，采用 ５
同一种超分散剂，极大地方便了操作。
〔 ） ６ 热稳定性高，达到２０ ０℃可以 ０－ ０ ３ 广泛应用于多种加工体系。
剂化链的利用率（１ １，而从使超分散剂具有更加优越的使用性能。 ３
３ 超分散剂的研究进展 ． Ｃａ ｉｄ和 ｕ ｌ ｂ首先提出 ｌｆｌ ｙｅ ｍ 在非水分散体系中， 对稳定 起决定作用的是
空间位阻ｆｌ在超分散剂作用体系中， ｌ， ｚ 超分散剂以其锚固段紧吸附于颗粒表
面，溶剂化段则伸展于分散介质中，长度一般为 １－ ｎ ０１ ｍ之间， 当两个吸 ５ 附有超分散剂分子的颖粒靠拢时，由于伸展链的空间障碍而使颖粒弹开，从
（ ）改善分散体系的物理化学性能，如提高着色强度、光泽、改善分散体系 ７
的力学性能等
２ 超分散剂的分子结构和作用机理 ．
超分散剂分子结构由两部分组成，一部分为锚固 基团［ ４ １ 。常见的有 一 ２ Ｒ，
－Ｒ＋ － ０ －Ｏ 、 ５ 、 Ｎ ３ 、 ０ Ｈ、 Ｃ Ｏ － ０ 岛Ｈ 一氏一、 。 一 多元胺、 一 尹、 多元醇及聚
颜料 （ 填料）强，因此不能形成离子对的锚固形式，此时锚固基团可以通过 氢键的形式锚固于粒子表面，由于氢键的键能比较低，单点锚固不能保证足
够的吸附强度，在设计超分散剂的时候，则采用 Ａ ， Ｂ嵌段共聚物或者 Ｂ Ｂ Ａ “ 梳型” 的超分散剂构型，以保证超分散剂的锚固基团和被分散颖粒之间形 成足够强的吸附作用；（ ３ ）当颜料 （ 填料）的表面完全非极性，这时候就要 考虑通过超分散与表面增效剂同时使用的方法， 选择与颜料 （ 填料） 分子结
也很小， 这样大大降低了溶剂化链的有效利用率， 同时锚固基团的无规分布， 导致同一溶剂化链上的锚固基团可以吸附到不同的固体颗粒的表面， 从而导
致颗粒之间的架桥絮凝，而超分散剂因为一般为单官能化的聚合物、Ａ 型 Ｂ 或是锚固基团处于中央的 Ｂ Ｂ嵌段共聚物、以及以锚固基团为背，以溶剂 Ａ 化链为齿的 “ 梳型” 共聚物， 避免了卧型和环形吸附的产生，大大提高了溶
的立体屏障，从而达到有效的空间稳定作用。
（ 传统的聚合物型分散剂一般为无规共聚物，吸附基团无规的分布在 ３ ）
聚合物长链上， 这种分散剂在固体颗粒表面的吸附形态有卧型， 环形和尾型
超分散剂的合成及其结构性能表征
三种［ ， ’ 其中卧型对空间 ２ ］ 位阻的贡献几乎为零， 环形吸附 对空间 位阻的贡献
在超分散剂的合成过程中， 不管采用何种合成路线， 都要掌握这样一条原
则， 即要避免在同一溶剂化链上出现被溶剂化链段隔开的两个或多个锚固基团， 否则所得到的超分散剂又回到传统聚合物型分散剂的分子结构。对于采用路线 （ 合成超分散剂， １ ） 要做到这一点并不困难， 只要合成的溶剂化链末端不再出现
剂的合成实际上分为溶剂化链的合成及其与锚固基团的组合两个部分。 通常选用
的合成路线有：
（ ）以锚固基团为起始剂引发溶剂化链单体聚合， １ 合成反应只有一步。
（ ２）在溶剂化链合成过程中自然形成锚固基团． 合成反应也只有一步。
（ ３）先合成端基能与锚固基团反应的溶剂化链， 然后再与锚固基团连接， 合成
（ 传统分散剂的亲水基团极性较低，和颗粒表面的结合不牢固，容易 １ ）
解吸，很容易导致被分散的粒子重新絮凝，而超分散剂能在颗粒表面可形成
单点或者多点锚固，提高了吸附牢度，不容易解吸。
（ 传统分散剂的亲油基团最多含有十八个碳， ２ ） 不具备足够的碳链长度，
超分散剂的溶剂化链为聚合物长链，比传统分散剂亲油基团长，能产生足够
列以 Ｉ 公司的Ｓｌｅｅ 超分散剂 （ 及 Ｃ Ｉ ｏｐｒ 系列 ｓｓ 对应于国内的Ｗ 列超分散 Ｌ系
剂） ，其中 Ｓｌｅ ｅ ０ ｏｐｒ ３０（ ｓ ｓ ０ 有效成分 １ ％，国内对应的牌号为 Ｗ － ； ０ ０ Ｌ１ ）
Ｓｌｅｅ ６０ ｏｐｒ １ ５（ ｓ ｓ ３ 有效成分５％， 对应牌号为Ｗ － Ｌ ０ 国内 Ｌ ３， 类超分散 ） 这Ｉ
而不会引起絮凝，维持稳定的分散状态。
Ｃ ｙｅ ， ｍ ｕ ｂ和Ｍ ｉ通过理论分析预言在超分散剂在颗粒表面的 ｌ ｆｌ Ｌ ａ ｉｄ ｅｒ ｅ 三
种基本吸附形态： 尾形， 环形和卧形中， 尾形和环形更有利于空间稳定性， 显
然， 单端官能化的聚合物或ＡＢ －两嵌段共聚物更有利于单纯的尾形吸附１１ １ ４ Ｅ ｕｋｎ ｅ 和Ｉ ．ａ首先从理论上证明溶剂化链段最低分子量和固 ｔｎ ． ｏ ． ｃａｓ ｉ Ｖ Ｒ Ｒ
超分散剂的合成及其结构性能表征
引
言
所有填料粉体在应用的过程中均不可避免地会遇到分散问题，分散效果不 仅影响产品的最终质量，如光泽、着色强度、抗拉伸强度等，而且对提高生产
率， 低能耗及原材料的消耗， 降 节省劳力也是至关重要的 。 川 超分散剂是新型的 聚合物型的分散助剂， 其分子结构由 两部分组成： 基团 锚固 和溶剂化链［ 锚固 ２ １ ，
生渗透排斥作用，这种排斥作用越强烈，超分散剂的分散稳定性就越好。
除了溶剂化链产生的空间位阻稳定性之外， 锚固基团和被分散粒子之间
的相互作用也是不可忽视的， 对于不同性质的粒子， 采用具有不用锚固基团 的超分散剂：（ 对表面极性较高，反应活性较大的粒子，锚固基团可与之 １ ） 形成离子对；（ 对于大多数有机颜料 （ ２ ） 填料）而言，其表面极性不如无机
和加工能耗的 目的。
目 前全世界只有ＩＩ Ｄ ｐｎ Ｓｎ ｍｃ ， Ｋ等少数几家国际知名 Ｃ， ｏｔ ｕ Ｃｅ ｉｌ Ｋ ｕ ， ｈ ａ Ｖ
的大公司生产这种产 品。其生产技术受到严密封锁 。产品以垄断价格 出售 。
超分散剂的合成及其结构性能表征
国内对此研究起步于９ 年代初期， ０ 近年来也研制和开发了ＷＬ系列、 Ｈ 系 Ｃ
醚等。 它们通过离子键、 共价键、 氢键及范德华力等相互作用 ， 紧紧地吸附在固 体颗粒被分散物表面，防止超分散剂脱附，锚固基团在超分散剂中所占的比例
很 （ 少 一般在 ５ 一 １ ％）另一部分为 ％ ０ ； 溶剂化键［ 溶剂化链是 ５ １ 。 超分散剂分子
结构的主要部分 （ ９ ￣ ９％ ，从其单元结构可以比较准确地判断其适用 占 ０％ ５）
构相似的一种衍生物作为表面增效剂［ ， 川 它能通过范德华力吸附于颜料 （ 填
料）的表面，由于表面增效剂本身大而平的结构，不但能与颜料 （ 填料）分
子的表面形成非常强烈的吸附作用， 还能为超分散剂提供锚固位 ， 起到协助
超分散剂锚固基团与颜料 （ 填料）相互吸附的作用。 与传统分散剂相比， 超分散剂的结构存在很大优势， 表现在以下三方面
介质的范围。按照溶剂化链的单元结构对超分散剂进行分类，常见的有以聚醋、
聚醚、聚烯烃以 及聚丙烯酸醋等为溶剂化链的 超分散剂１ ６ １
分散体系的分散状态及分散稳定性，是由颗粒、分散剂、分散介质等组
分间的相互作用共同决定的［空间位阻 ７ １ ， 作用理论１ ８ １ 认为： 在非水体系中，占
超分散剂分子结构 ９９－９％以上的溶剂化链所产生的空间位阻效应，是保 ００ ５ ＇
向，为了达到理想的使用效果， 须对超分散剂的分子结构进行设计。设计 内
容包括超分散剂的锚固基团、 超分散剂的溶剂化链、 超分散剂的分子量以及 超分散剂的分子构型等。 以上提及的超分散剂在塑料中的作用是通过颜料粒
子在增塑剂中的高效分散来实现的〔」而专门针对填料在聚烯烃塑料中的分 ’， “
散而开展的超分散剂的研究进行得 比较少。
证超分散剂分散稳定性的主要因素。 当加入超分散剂与 （ 颜料） 填料共混时，
锚固基团吸附于被分散粒子的表面， 溶剂化链在粒子周围形成致密的单分子
吸附层，在这一吸附层中，超分散剂具有相当高的浓度，溶剂化链处于拥挤 状态，溶剂化链被迫伸展以减弱彼此之间的相互作用，同时，由于溶剂化链
与分散介质之间具有 良好的相容性，溶剂化链可以形成相当伸展的构象，有
列超分散剂。 ｕｏｔ Ｄ ｐｎ 公司近年来投入了大量的人力和物力， 对超分散剂进行
开发， 其下属的 Ｒ ＤＭａ ｈｌ ＆ ， ｒ ａ实验室分别从事产品开发和基础研究， ｓ 并同加
州（ 伯克利） 大学和荷兰农业大学进行合作， 对分散体系性能进行了理论预测 和超分散剂产品系列开发， 形成了Ａ ， Ａ型超分散剂系列。 此外， ＢＡ Ｂ 丹麦
对 １０ 目 ００ 重质碳酸钙， ０ 目 ５ （ 高岭土在低密度聚乙 ０） 烯塑料中的分散作用的表征， 以期摸索出 此类超分散剂不同的锚固基团， 溶剂化链长度对不同的填料在 Ｐ 体 Ｅ 系中的的分散选择性， 并在此基础上， 评估这类分散剂在塑料中 应用的可能性．