MAA/AMPS/HEMA/MA类共聚物浆钙分散剂的合成与表征

摘要

造纸业主要用硬质碳酸钙作为纸张的涂料。碳酸钙容易聚集沉淀，因此必须加入分散剂，改善涂料的黏度、流变性、涂层等使用性能。早期开发的高分子分散剂多为单体的均聚物，降黏效果虽好，但碳酸钙粒子仍然容易沉淀，分散稳定性差。根据分子设计理论，多种锚固基团的共聚物分散剂往往具有良好的分散效果，因此研究开发多种单体的共聚物分散剂产品具有深远的意义。
　　本论文在综合相关文献的基础上，采用多种常用的聚合单体合成了不同的分散剂，通过测试和比较分散剂产物的单体转化率、降黏分散性及分散稳定性，选取了制备分散剂的最佳预聚单体。最终选择以甲基丙烯酸(MAA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸-B-羟乙酯(HEMA)以及马来酸酐(MA)作为制备浆钙分散剂的共聚单体，选择衣康酸(IA)作为分子量调节剂，过硫酸铵为引发剂，次亚磷酸钠为链转移剂合成四元共聚分散剂。通过正交试验确定了较佳的反应条件：IA用量为4％、引发剂的浓度为12％。反应温度为75℃、链转移剂用量为5％，单体浓度为35％，反应单体的配比为MAA：AMPS：HEMA：MA=4:1:1:1。利用红外光谱(IR)对聚合产物结构进行了表征，表明产物MAA/AMPS/HEMA/MA的共聚产物。
　　为提高分散剂的分散稳定性，将合成的高分子分散剂P(MAA/AMPS/HEMA/MA)与多种有机小分子分散剂进行复配，结果表明与硬脂酸钠复配的协同作用最明显，复配质量配比为1:0.3，应用于浆钙体系中体系黏度从894mPa.s下降到96mPa.s，沉降体积从1.6mL减小到1.1mL。
　　为了更好的分析分散剂对碳酸钙在水中分散的机理，测试了pH值对分散剂在碳酸钙表面的吸附量和分散体系ζ电位的影响。通过实验发现，分散剂可吸附在碳酸钙表面，吸附量随着分散剂溶液浓度的增大而增大，当浓度大于2g/L时，分散剂在碳酸钙表面的吸附达到饱和；pH对吸附量有一定影响，pH越大，吸附量越小。碳酸钙颗粒表面吸附分散剂后，在吸附未饱和之前，ζ电位的绝对值随着分散剂用量的增大而增大；达到饱和吸附后，随着分散剂用量的增大，ζ电位的绝对值先不变后减小。分散剂在碳酸钙表面的吸附是一个自发过程，吸附是比较稳定的。

目录

文摘

英文文摘

前言

1 文献综述

1.1 碳酸钙

1.1.1 碳酸钙的简介

1.1.2 碳酸钙的分类

1.1.3 碳酸钙在造纸工业中的应用

1.1.4 碳酸钙粒子的团聚、分散

1.2 分散剂

1.2.1 分散剂的简介

1.2.2 分散剂的种类

1.3 分散剂的稳定理论

1.3.1 DLVO双电层理论

1.3.2 空间稳定理论

1.3.3 空缺稳定理论

1.4 高分子分散剂的分子设计

1.4.1 高分子分散剂的分子结构特征

1.4.2 分散剂的分子结构设计

1.5 分散剂的复配

1.5.1 碳酸钙颗粒聚沉的分析

1.5.2 表面改性理论包括

1.5.3 酯化反应及表面酸处理法改性碳酸钙

1.6 国内外分散剂的发展状况

1.7 论文的研究内容和意义

2 预聚单体选择

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂

2.2.2 仪器

2.2.3 聚合单体的选择

2.2.4 聚合物的性能测试和表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 预聚物单体AA与MAA的选择

2.3.2 预聚物单体AMPS、SAS与SSS的选择

2.3.3 预聚物单体HEMA与HPMA的选择

2.3.4 预聚物单体MA的选择

2.4 本章小结

3 P(MAA/AMPS/HEMA/MA)四元共聚物的制备

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂

3.2.2 仪器

3.2.3 MAA/AMPS/HEMA/MA共聚物的合成方法

3.2.4 MAA/AMPS/HEMA/MA共聚物的性能洲试与表征

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 分散机理的探讨与分散条件的确定

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 试剂

4.2.2 仪器

4.2.3 复配分散剂与分散体系的制备

4.2.4 复配分散剂的性能测试与表征

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

结论与创新点

结论

本研究的创新点

参考文献

致谢

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