[发明专利]一种温敏性分散剂和温敏悬浮液及它们的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种温敏性分散剂和温敏悬浮液及它们的应用；属于悬浮液流变学范围，

背景技术

随着工业技术的发展，悬浮液越来越广泛的应用在诸如石油、制药、食品、涂料和新材料领域。在悬浮液的应用过程中，调控悬浮液的流变性能尤为重要。例如，在石油钻井的过程中，为了避免出现“井喷”现象的出现，往往在钻井后期注入具有流动性的液体(如丙酰胺类水溶液)，该液体在进入井内后，液体内的有机单体(丙烯酰胺类)发生聚合反应，液体粘度升高，将井孔堵塞。在建筑行业，水泥泥浆的浇注往往需要在较低的粘度下将其注入模板内，而后又失去流动性，从而保持形状不变。在新材料领域，如陶瓷的胶态成型技术，悬浮液的流变性能需要控制在注模的过程中具有很好的流动性，在注模之后失去流变性，最后被干燥脱模，获得具有一定形状的陶瓷坯体。

根据胶体化学的DLVO理论，悬浮液中的粉体颗粒之间主要存在长程范围的范德华吸引力和双电层产生的静电排斥作用与空间位阻作用等产生的斥力。因此，改变粉体颗粒的静电排斥力则能够调节粉体颗粒之间的相互作用，从而调控悬浮液的流变性能。具体调控方式有如下几种：1)改变悬浮液的pH，使pH值靠近粉体颗粒的等电点；2)增加悬浮液的离子浓度，使双电层压缩；3)添加带相反电荷的聚合物(絮凝剂)，使颗粒发生絮凝。Smay等【J E Smay,J Cesarano,J A Lewis.Colloidal Inks for Directed Assembly of3-D Periodic Structures[J].Langmuir,2002,18(14):5429-5437】在锆钛酸铅(PZT)粉体悬浮液中直接加入酸或碱来改变PZT的等电点，使悬浮液的流变性能由流动态转变为凝胶态。Li等【Q Li,J A Lewis.Nanoparticle Inks for Directed Assembly of Three-Dimensional Periodic Structures[J].Advanced Materials,2003,15(19):1639-1643】在悬浮液中添加金属盐，改变悬浮液中的离子浓度，从而调控悬浮液的流变性能。Prabhakaran等【Prabhakaran K et al.A new direct coagulation casting process for alumina slurries prepared using poly(acrylate)dispersant[J].Ceramics International,2009,35:979-985】在Al₂O₃的悬浮液中加入MgO，通过氧化镁水解产生的Mg²⁺使悬浮液凝固，最后制备出Al₂O₃陶瓷。Gauckler等【Gauckler T J,Baader F H,Gauckler L J.Shaping of ceramic green compacts direct from suspension by enzyme catalyzed reactions[J].CFI Ceram Forum Int Ber DKG,1994,71(6):317-323】通过酶催化反应改变悬浮液的pH值或增加离子浓度压缩双电层，从而减少或者消除粉体颗粒之间的静电斥力，改变悬浮液的流变性能，甚至使悬浮液中的粉体“原位凝固”，并运用该方法制备了各种复杂形状的高致密陶瓷器件(这种方法称之为直接凝固注模成型)。曾徳芳等【曾徳芳,沈钢,余钢,张彭义.壳聚糖复合絮凝剂在城市生活污水处理中的应用[J].环境化学,2002,21(5):505-508.】在污水中添加壳聚糖类絮凝剂，使污水中的颗粒发生“聚集”，改善污水的流动性能，保障排污通道的顺畅。Graston等含阴离子聚电解质聚丙烯酸(PAA)的水溶液中添加阳离子聚电解质聚乙烯亚胺(PEI)，调节两者之间的比例，获得不同流变性能的悬浮液。总之，在悬浮液流变性能的调控过程，这些方式一般是添加物质或变换外界条件使悬浮液的pH或离子浓度发生改变。但是，将悬浮液(特别是高固相体积分数的)与添加物完全混合均匀是非常困难的，变换悬浮液的外界条件也是很复杂的。

发明内容

本发明的一个目的是在于提供一种能在不同的温度刺激作用下高分子链发生亲水-疏水互变的共聚物型温敏性分散剂。

本发明的第二个目的是在于提供所述温敏性分散剂在制备可通过温度调控流动性的温敏悬浮液上的应用。