[发明专利]一种高效嵌段型造纸用涂料分散剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分散剂，尤其涉及一种高效嵌段型造纸用涂料分散剂及其制备方法。

背景技术

在造纸领域中，固含量是涂料的一个重要指标，优质的造纸用涂料的目标之一便是追求更高的固含量，但无畏的提高涂料的主要组成部分颜料的固含量会引起体系的粘度增大，进而影响正常使用。为了提高涂料的固含量，同时降低体系的粘度，以达到均匀的分散效果，人们引入了造纸用涂料分散剂。造纸用涂料分散剂的分散机理是通过双电层效应以及位阻效应，使涂料体系中各组分形成均匀稳定悬浮液体系。

目前绝大部分造纸用分散剂主要是聚羧酸盐水溶液，其最主要的合成方法是传统的溶液自由基聚合。但是传统的溶液自由基聚合反应对分子量控制性较差，所合成的聚合物分子量分布很宽，用作造纸用涂料分散剂时往往会发生严重的反粘现象。根据J.Loiseau(Macromolecules,2003,36:3066-3077)的研究结果发现，接近分子量的单分散聚丙烯酸钠比多分散聚丙烯酸钠具有更好的分散作用，这意味着前者可以不可逆的全部吸附到涂料粒子的表面上，从而达到很好的分散效果；而后者只能部分选择性的吸附到涂料粒子表面，并出现沉淀现象，使分散剂的利用效率大大降低。因此合成一种分子量分布窄的分散剂对于提高其对涂料的分散效果具有十分重要的意义。

另外，一般分散剂合成反应的引发体系为氧化还原体系，会引入自由反离子，而自由反离子能破坏分散剂分散粒子所形成的双电层，从而降低分散性能，对分散剂的应用效果有着显著的负面影响。因此如何避免自由反离子的引入也一直是分散剂研究合成的重点。

目前研究发现可逆-加成-断裂链转移(RAFT)聚合是一种优良的活性控制聚合方法，该方法可以有效的合成目标分子量的聚合物，可以通过对反应条件的调节精确得到目标分子量的聚合物且同时可以保证很窄的分子量分布。与同样是活性聚合的原子转移自由基聚合方法相比，前者有如下优点：体系不用引入卤代烃，不需要过渡金属的卤化物作为催化剂，不用引入杂质铜盐，从而避免了后续处理；不用引入配体，后处理简单；反应条件较温和。因此，可逆-加成-断裂链转移聚合可以作为一个很好分散剂合成方法。

聚乙烯基吡咯烷酮作为一种合成水溶性高分子化合物，其在医药卫生、食品加工、日用化妆品、洗涤剂、纺织印染等方面有着广泛的应用。在涂料和颜料领域，用聚乙烯基吡咯烷酮包裹的油漆、涂料成膜透明而不影响本色，改善涂料和颜料的光泽和分散性，提高热稳定性并能改善油墨和墨水的分散性。同时，在造纸用涂料分散剂领域，研究聚乙烯基吡咯烷酮的引入和使用可以使目前主流的聚羧酸盐分散剂的性能得到较大的改善。

随着高浓度涂布机的引进和涂布纸的发展，对造纸用涂料分散剂的质量要求越来越高。所以改进造纸用涂料分散剂的制备方法以开发出高品质的造纸用涂料分散剂，提高其分散效果，成为造纸领域未来的发展趋势。

发明内容

针对目前造纸领域的现状，本发明提供了一种高效嵌段型造纸用涂料分散剂及其制备方法。此发明在现有技术的基础上，改进了造纸用涂料分散剂的制备方法，使其在应用上改善了分散效果，提高了利用效率，具有重要意义。

本发明第一个方面是提供一种高效嵌段型造纸用涂料分散剂的制备方法，采用乙烯基羧酸酯单体和乙烯基吡咯烷酮单体作为初始单体原料，所述方法包括：

步骤1：在溶剂中加入所述初始单体原料中的一种、多硫代酯链转移剂和引发剂，并氮气鼓泡15-30分钟；

步骤2：升温至60-80℃，反应3-12小时；

步骤3：再加入所述初始单体原料中的另一种，继续反应3-12小时；

步骤4：反应结束后，将所得反应溶液与碱混合，80-120℃下水解3-10小时，使聚羧酸酯转变为聚羧酸盐；

步骤5：除去溶剂和醇副产物，调节pH值至5-9，并加水调节使固含量至20-50％，即得到高效嵌段型造纸用涂料分散剂。

其中，根据本发明第一个方面的一种优选实施例，所述的步骤1中初始单体原料、多硫代酯链转移剂、引发剂和溶剂优选重量配比如下：

初始单体原料 30-100份；

多硫代酯链转移剂 0.2-5份；

引发剂 0.01-2份；

溶剂 保持单体浓度为1-8mol/L。

其中，所述的初始单体原料单体包括乙烯基羧酸酯单体和乙烯基吡咯烷酮单体，其重量配比优选为1:0.02-1:0.15，更优选为1:0.03-1:0.06，最优选为1:0.04和1:0.05。

其中，所述的乙烯基羧酸酯单体优选为丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。