[发明专利]非离子型高分子研磨助剂及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种高分子研磨助剂及其制备方法，特别是一种非离子型高分子研磨助剂及其制备方法。

背景技术

研磨助剂（助磨剂）是在物料磨碎过程中向磨机系统添加的化学药剂的总称。其作用主要是提高研磨效率、加快物料颗粒的破碎速度，并由于药剂的分散作用，而改变物料粉浆的流变学特征，有的还可以对钢球和衬板起缓蚀作用，最终达到降低能耗、钢球消耗和进行选择性磨碎的目的。在物料粉碎过程中，物料通常受到不同种类应力的作用，导致物料形成裂纹并扩展，然后被粉碎。根据格里菲定律，降低颗粒的表面能，可以减少使其断裂所需的应力。从颗粒断裂的过程来看，助磨剂分子在新生表面的吸附可以减小裂纹扩展所需的外应力，促进裂纹的扩展。影响研磨效率和能耗的主要因素还有物料质量分数、黏度以及物料的分散状态、物料与研磨介质及磨机衬板之间的作用等等。这些因素都影响磨机内物料的流动性。因此，在一定程度上改善磨机内物料的流动性可以提高粉碎效率。通过大量的研究认为，助磨剂改善了干粉或料浆的可流动性，明显改善了物料连续通过磨机的速度，因而影响物料粉碎工艺过程；此外，流动性的改善还影响颗粒在磨机中的分布及研磨介质的研磨作用；助磨剂的存在通过其保持颗粒之间良好的分散性从而阻止颗粒之间的相互团聚或黏结。从这个意义上讲，助磨剂是能够降低物料黏度并提高物料流动性的物质。

研磨助剂一般为表面活性物质，具有降低比表面能和“楔入”粒子裂缝的作用。物料在细磨过程中，颗粒逐步细化，比表面积增大，其表面因断键而荷电，粒子相互吸附并出现团聚，使粉碎效率下降。加入少量助磨剂，可以防止粒子团聚，改善物料流动性，从而提高球磨效率，缩短研磨时间。如氧化铝干磨时加入适量油酸，湿磨时加入少量氯化铝。

炭黑是一种非常重要的化工原材料，具有优异的补强性、着色性、耐光性、抗静电性和抗紫外性等，且来源丰富、价格低廉。因此，炭黑己被广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料、干电池和化纤等行业。但是炭黑聚集体比表面积大，粒子表面存在丰富的极性基团，粒子间内聚力非常强，存在着难分散、易凝聚等问题，在应用过程中，往往要求炭黑以微细粒子状均匀分散于基质中，否则，将降低材料性能或炭黑本身的着色强度。因此，提高炭黑在基质中的分散性是保证材料应用性能的重要环节之一。国外对此做了大量研究工作，通过各种方法减少炭黑粒子间的动结合力，提高炭黑粒子与分散基质的亲和力。目前炭黑改性的方法主要有：包覆改性、表面吸附、表面接枝、表面氧化、研磨改性等。对炭黑进行研磨改性是一种简单、方便的改性方法。而研磨助剂是研磨过程中必不可少的助剂。目前应用于炭黑研磨的高分子研磨助剂却罕有报道。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种非离子型高分子研磨助剂。

本发明的目的之二在于提供该非离子型高分子研磨助剂的制备工艺。

为达到上述目的，本发明采用的反应机理为：

根据上述反应机理，本发明采用如下技术方案：

一种非离子型高分子研磨助剂，其特征在于该研磨助剂的的结构式为：

                                                                                       

其中m=12~18；p+q=0～100；n=3~9。

一种制备上述非离子型高分子研磨助剂的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

（1）将偏苯三酸酐与脂肪醇或脂肪醇聚氧乙烯醚AEO按摩尔比1:1溶于1,4-二氧六环中，在60~70℃下，搅拌至形成均匀的溶液；然后在100℃~120℃条件下恒温反应2~3h，得到二元羧酸的二氧六环溶液，其结构式为：或者；所述的偏苯三酸酐的结构式为：；所述的脂肪醇的结构式为：；所述的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO的结构式为：，其中m=12~18；n=3~9；        

（2）将与上述二元羧酸中的一种或两种与乙二醇按1:1.5~2.3的摩尔比，及总反应物料重量的0.1～0.25‰的金属化合物催化剂溶于1,4二氧六环中，逐步升温至90~120℃，开始减压抽出溶剂1,4二氧六环，直至无液体蒸出；再升温到200~240℃，反应2~4h，同时减压除去反应中生成的水及过量的乙二醇，待乙二醇蒸出量达到过量乙二醇的90%以上时，反应结束，得到非离子型研磨助剂。

上述的金属化合物催化剂为醋酸锰、醋酸锌、醋酸钴、三氧化二锑或乙醇锑。