丙烯酸苯乙烯磺酸钠甲基丙烯酸羟乙酯共聚物分散剂的合成及其应用

丙烯酸苯乙烯磺酸钠甲基丙烯酸羟乙酯共聚物分散剂的合成及其应用 第卷第期年月过程工程学报 丙烯酸一苯乙烯磺酸钠一甲基丙烯酸羟乙酯共聚物分散剂的合成及其应用陈桢’任天瑞’中国科学院过程工程研究所北京中国科学院研究生院北京上海师范大学生命与环境科学学院上海摘要以丙烯酸?、苯乙烯磺酸钠 和甲基丙烯酸羟乙酯为单体经聚合反应得 三元共聚物钠盐分散剂研究了其对 和农药莠去津的分散效果用扫描电镜、光散射粒度分析仪等对分散后颗粒的面形态及粒径分布进行表征结果表明当单体的摩尔配比 、反应温度?、引发剂量占单体总量、聚合时间为 时所制各的分散剂对 分散效果最好悬浮率达到该分散剂对莠去津水分散粒剂的悬浮率为与国外分散剂产品罗地亚 的分散效果接近关键词丙烯酸苯乙烯磺酸钠聚合物分散剂 悬浮率水分散粒剂中图分类号 文献标识码文章编号 前言分散剂类物质加到固体或液体在液体中的悬浮体中时可以分离个别的悬浮微粒【 】在颜料、染料、水煤浆、农药等行业都有着重要的应用可使被分散物质达到很好的分散效果和稳定性 在工业上有广泛的用途其在涂料、材料、石油等领域都有重要的应用可以作为多种材料的填料对材料的性能有着重要的影响【卅 。还是重要的无机颜料其在水中的分散状态对涂料的性能具有重要的影响传统的小分子分散剂可以使 得到分散但对颗粒表面的吸附不十分牢固容易从表面解吸而导致重新聚集或沉淀高分子分散剂依靠自身的空间位阻及静电斥力对颗粒的分散可以有效弥补传统分散剂的不足 等 刀以聚丙烯酸钠和聚苯乙烯磺酸钠分散剂为研究对象分析了 颗粒固体含量和分散剂浓度对分散效果的影响李汉承等 】将丙烯酸一马来酸酐共聚物钠盐应用于对 颗粒的分散研究了共聚物分散剂加入量对 悬浮液分散性能的影响水分散粒剂 是一种加水后能迅速崩解并分散成悬浮液的粒状制剂【】一般由固体农药原药、湿润剂、分散剂、增稠剂等助剂和填料加工造粒而成遇水能崩解分散成悬浮状对应用环境安全性高、贮存稳定性好、使用方便、无粉尘飞扬具有可湿性粉剂和胶悬剂的优点【】该剂型发展的关键技术是需要良好的分散剂从而使农药在水中得到良好的分散本工作根据聚合和分散机理采用丙烯酸 、苯乙烯磺酸钠 、甲基丙烯酸羟乙酯 为单体合成了共聚物钠盐分散剂考察了其对自制 颗粒的分散效果并通过正交实验对影响分散效果的各因素进行了研究确定了最佳的分散剂制备条件同时将该分散剂用于对农药莠去津的分散并与罗地亚公司生产的分散剂 主要成分为聚羧酸钠盐及马来酸二钠盐进行对比研究其在农药领域内的应用前景实验主要原料及仪器原料丙烯酸化学纯北京化工厂苯乙烯磺酸钠 工业品纯度提纯使用淄川耀东化工有限公司甲基丙烯酸羟基脂 业品纯度使用前经减压蒸馏除去其中的阻聚剂无锡市新安精细化工厂过硫酸铵、亚硫酸氢钠、氢氧化钠均为分析纯北京化工厂莠去津纯度北京广源益农化学有限责任公司分散剂 法国罗地亚公司自制 仪器设备加热搅拌装置天津泰斯特仪器有限公司傅立叶变换红外光谱仪美国珀金埃尔默公司 表面张力测定仪淄博分析仪器厂 扫描电镜日本 公司 光散射粒度分析仪美国 公司多功能食品加工机上海帅佳电子科技有限公司四口 烧瓶 具塞量筒电子天平等收稿日期修回日期—基金项目国家。十一五”科技攻关基金资助项目编号国家高技术研究发展计划基金资助项目编号 作者简介 陈桢一男山东省淄博市人硕士研究生应用化学专业任天瑞通讯联系人 万方数据万方数据第期陈桢等丙烯酸一苯乙烯磺酸钠一甲基丙烯酸羟乙酯共聚物分散剂的合成及其应用共聚物分散剂的制备将一定量去离子水、亚硫酸氢钠、 加入到四口烧瓶中加热搅拌称取定量的和加入到恒压滴液漏斗中另称取定量引发剂过硫酸铵加入另一恒压滴液漏斗中当烧瓶中温度升到预定温度时同时滴加溶液和过硫酸铵溶液控制溶液滴加速度保温反应— 冷却后用 水溶液中和使 在左右放入烘箱中干燥得固体聚合物制备路线如图 所示所得聚合物分散剂用傅立叶变换红外光谱进行结构表征一 每一卜 一十 图 聚合物制备路线 聚合物分散剂表面张力的测定配制不同质量浓度的聚合物分散剂水溶液在室温?下通 具塞量筒中加过表面张力仪测定其表面张力聚合物分散剂对硫酸钡悬浮率测定向 入 自制分散剂加入约 水使之溶解再加入 自制 加水至 上下颠倒次将量筒垂直放在?水浴中静置 后除去其中 悬浮液将剩余 悬浮液转移到培养皿上干燥至恒重记录残留物质量旭曲以测定其悬浮率悬浮率测定根据国际农药分析协作委员会 检测方法进行水分散粒剂悬浮率的测赳】润湿性测定采用刻度量筒实验法向装有 蒸馏水的刻度量筒中加入 样品颗粒不搅动立刻记秒表记录样品沉入筒底的时耐 】崩解性测定采用刻度量筒实验法于?向装有 蒸馏水的 具塞量筒中加入样品颗粒之后夹住量筒的中部塞住筒口以 的速度绕中心旋转直到样品在水中完全崩解记录其崩解时剐】莠去津水分散粒剂最大持流量测定剪取新鲜秋海棠叶片用万分之一电子分析天平称其质量为甄 用镊子夹持叶片垂直放入配制好的水分散粒剂水溶液中浸沾 迅速把叶片拉出水面垂直悬持约 待其不再有液滴流淌时称其质量为矾 按下式计算药液在秋海棠叶片上的最大持留量 。民 — 其中 为秋海棠叶片的表面积 扫描电镜测试将分散后的妫硫酸钡和妨水分散粒剂悬浮液稀释倍超声波振荡 取样在 扫描电镜上进试粒径分析在 具塞量筒中加入定量的自制分散剂制成 悬浮液超声波振荡 在 光散射粒度分析仪上进行粒径分析悬浮率一柏×百×结果和讨论一口、 其中为 量筒中所含分散剂及 颗粒的总质量也水分散粒剂的制备及其分散性能测定水分散粒剂的制备用聚合物分散剂制备水分散粒剂具体步骤如下将一定配比的自制分散剂、莠去津、润湿剂等配比见表放入多功能食品加工机中进行造粒待干燥后分别用检验筛筛分取粒径在目? 范围内的水分散粒剂为最终产品共聚物的红外光谱图为分散剂的红外光谱图从图可以看出 为甲基丙烯酸羟乙酯中四的伸缩振动峰 为九伸缩振动峰 为聚合物中羧基和酯基的旬伸缩振动峰其中 锄峰可能受到相邻供电子基团的影响位置发生了一定的改变 磺酸基中为 — 的非对称伸缩振动峰 附近的峰为苯乙烯磺酸钠中苯环的指纹区在—。— 附近未见到强峰出现说明该聚霉 万方数据万方数据过程工程学报第卷合物分散剂中没有—双键存在单体之间发生了聚、 摩尔 、引发剂用量占单体的百分合反应所得的产物为目标聚合物含量、反应温度?和反应时间?采用五因素四水平正交实验实验设计及结果见表 。图 聚 合物分散剂的红外光谱 共聚物分散剂在水溶液中的表面张力图为共聚物分散剂在水溶液中表面张力随其质量浓度的变化从图可以看出表面张力随聚合物浓度的增大而急剧下降以后逐渐平缓可见该分散剂可使水的表面张力明显下降并且存在临界胶束浓度可以作为一种表面活性剂使用对硫酸钡的分散效果正交实验结果分析在聚合物分散剂制备过程中改变 摩尔比 邑 罂旦星 图分散剂水溶液表面张力随浓度的变化 表正交实验生兰望翌堡垒壁竺堕垦?兰?塑垒旦鲤垒堡坐 表。正交实验结果生里堡嬖旦堕堕垦?尘堡垒竺 竺呈堡墅经正交实验分析影响 颗粒悬浮率的各因素的顺序为 摩尔比温度引发剂占单体的百分含量 摩尔比反应时间其中实验对 分散效果最好悬浮率为 孚一亡 山? 理卜瞢一一。他 帆 萎一。。一撇一 ?一一一一””一州一。。弘四?跎他??舳加如坦垢?仉仉 万方数据万方数据第期陈桢等丙烯酸一苯乙烯磺酸钠一甲基丙烯酸羟乙酯共聚物分散剂的合成及其应用反应条件对 颗粒悬浮率的影响从与 摩尔配比对 悬浮率的影响选取反应温度为? 摩尔比下同为引发剂占单体总质量反应时间 考察丙烯酸与苯乙烯磺酸钠单体摩尔比对 。悬浮率的影响结果见图由图可见随着 摩尔比增加 的悬浮率呈现先升高后降低的趋势当摩尔比增加到时悬浮率达到最大为原因可能是高分子分散剂的结构主要由疏水基团和亲水基团组成两者在聚合?锓稚?林兴 嫉谋壤 跃酆衔锏姆稚?阅苡泻艽蟮挠跋烊绻 姿 疟壤 呤狗稚?烈状庸烫蹇帕,砻嫱崖渫 鼻姿 粗 淙菀追? 岫 贾滦跄 绻 杷 垂 ね 蛭薹ㄍ耆 接诹,颖砻娑 苫坊蛴胂嗔诳帕,砻娼岷系贾铝,蛹涞摹凹芮拧毙跄 尽扛镁酆衔锓稚?林械谋交贰?剂吹任 杷 鹏然 ?撬峄 蒲蔚任 姿 诺庇氇妾妾婺Χ 冉闲?庇捎讵妾妾嬷泻 械谋交酚薪锨渴杷 芰υ斐煞稚?林惺杷 疟壤 笫狗稚?廖薹ㄍ耆 接讵颡婵帕,谋砻娌荒茉诳帕,砻嫘纬闪己玫木驳绯饬ψ饔盟 苑稚?Ч 缓玫庇氇妾妾娴哪Χ 仍龃蟮揭欢ǔ潭仁痹斐煞稚?林星姿 疟壤 笫狗稚?链营颡婵帕,谋砻嫱崖湟财鸩坏胶玫姆稚?Ч 豹妾妾媸本酆衔锓稚?林泻 械那姿 褪杷 哦元颡婵帕,淖饔孟喽越掀胶饧忍峁?己玫某饬τ掷喂痰亟岷显讵颡婵帕,砻娲佣 躬颡婵帕,榷ù嬖谟谒 歇妾妾妾 ? 颢カオ颢И ?即佑氇妾妾婺Χ 榷元颡嫘 ?实挠跋飒 鳘鳘霆臬Й?鳘 ? 颢カオ颢И ?鳙Й?妾妾娅 ,ΛǐΛ,霁,Κ ,,霁オ舄霁,И颡 霁?鳘颡娅,颢カИ 舄 霁 酆衔露榷元颡嫘 ?实挠跋煅?—妾妾妾妾妾嬉 ?琳嫉ヌ遄苤柿糠从κ奔洫 疾炀酆戏从ξ露榷元颡嫘 ?实挠跋旖峁 加赏伎杉 孀盼露鹊纳仙 颡娴男 ?食氏窒壬仙 笙陆档那魇圃 蚩赡苁俏露炔唤瞿芴岣咭 ?恋姆纸馑俾始涌炀酆戏从λ俣鹊 露裙 呋钚灾行氖 吭龆嗔粗罩乖隹炀蹃9?合物分子量太低且聚合过程中链支化反应加强【 当聚合物吸附在 颗粒表面上时不能形成较厚的位阻层使颗粒间产生的空间排斥力较小不能有效地阻止颗粒之间的相互吸引造成 颗粒的悬浮率较低当温度为?时对 颗粒的分散效果最好悬浮率 为可见最佳反应温度在—? ?图聚合温度对 悬浮率的影响 引发剂含量对 悬浮率的影响选取 反应时间为? 反应时间 考察引发剂用量对 悬浮率的影响结果见图由图可见随着引发剂用量的增加 。的悬浮率总体呈现上升的趋势当引发剂用量占单体质量时分散效果最好引发剂用量继续增大悬浮率略有下降原因可能是引发剂用量对聚合物的分子量有很大的影响【 在低引发剂用量时聚合物的分子量相对较大过大的分子量容易发生同一个分散剂分子吸附在不同 颗粒表面的“架桥”效应【 使 图引发剂用量对 悬浮率的影响 一零一? 心? 一? ?田一零一 四 —田 ? 一耍 凸 ? ??一零 晒 — ? ? 协? 万方数据万方数据过程工程学报第卷颗粒絮凝造成分散效果较差当引发剂用量比较大时造成聚合物分子量下降对所分散物质空间位阻效应减小使悬浮率略有下降 与摩尔配比对 悬浮率的影响选取 、反应温度为?、引发剂用量占单体总质量的、反应时间 考察苯乙烯磺酸钠与甲基丙烯酸羟乙酯单体的摩尔比对 悬浮率的影响结果见图由图可见改变髓 摩尔比对 颗粒的悬浮率整体影响不大随着 摩尔比增大其悬浮率略有下降当旺 时悬浮率达到最大为原因可能也是由于两种单体在聚合物中的比例改变造成疏水基团和亲水基团在聚合物分散荆中所占的比例改变因而聚合物对 颗粒的分散性能也改变当 时对 颗粒分散效果最好 图与 摩尔配比对 悬浮率的影响 聚合时间对 悬浮率的影响选取 反应温度为?引发剂用量占单体总质量 考察反应时间对 图反应聚合时间对 悬浮率的影响 悬浮率的影响结果见图由图可见改变聚合反应时间对 的悬浮率影响不大在— 内悬浮率几乎没有改变原因可能为在 内聚合反应已基本完全再延长反应时间对聚合物的转化率几乎没有影响 的悬浮率随时间并没有明显的变化可见聚合反应时间是影响 悬浮率很次要的因素也验证了正交实验的结果由以上分析可见 反应温度?嬉 ?亮空嫉ヌ遄芰烤酆鲜奔湮 稚?磷钣胖票柑跫 舛ù颂跫 轮票傅姆稚?炼元颡婵帕,男 ?蚀锏皆谝院蟮氖笛橹醒?「锰跫 票傅姆稚?廖 芯慷韵蠖ㄒ逦 稚?联颡婵帕,稚?蟮莫姹碚魍嘉 颡嫘 ?旱纳 璧缇低即臃稚?罂帕,男翁 伤得髁蛩岜档姆稚?Ч 嘉 醇臃稚?潦豹颡妾狻, ?嚎帕,男翁 允究帕,笮『懿痪 淮蟛糠挚帕,奂 谝黄鸪氏殖龃蟮钠 葱翁 妓奈 尤肭 稚?梁螵颡嫘 ?嚎帕,姆稚?翁 胪吉蛳啾瓤帕,飨员湫×,洞笤荚谟— 笥铱帕, 溆薪厦飨缘谋呓绲 杂猩倭靠帕,奂 谝黄鹂帕,笮〔惶 韧吉粑 尤敕练稚?梁螵颡妾 狻,稚?帕,男翁 帕,稚?冉暇 瓤帕,闲×,对诩赴倌擅卓帕, 溆忻飨缘谋呓缭 蚩赡苁窃谖薹稚?潦笨帕, 洳淮嬖诜稚?恋木驳缗懦饬 翱占湮蛔枳饔迷斐纱蟛糠挚帕,嗷ノ ? 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