聚羧酸分散剂的多元共聚及颜料分散性能研究开题报告

 2023-10-17 10:10

1. 研究目的与意义

1.本课题的研究背景

近几年,由于中国经济的飞速进展,涂料产业也在逐步扩张,这为颜料带来了不小的市场,像钛白粉的产销量更是得到了很大突破,最新统计数据显示: 2022 年,全国钛白总产量达104. 66万吨,创历史最高纪录,比上年净增25. 94万吨,增幅为32. 9%。在2022年产量中,金红石型为55.25万吨,占钛白总产量的52.8%,比上年增加19.4万吨,增幅为54. 1%;锐钛型产品为45.98万吨,占钛白总产量43.9%,比上年增加70131吨,增幅为18. 0%;非颜料级产品为34273吨,占总量3. 3%。中国钛白粉的发展进入黄金时期。

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2. 研究内容和预期目标

3.本课题的研究内容

针对传统的低分子聚羧酸分散剂常采用异丙醇作为链转移剂,大部分研究都采用高温聚合制备,能耗高,在常温聚合这方面的研究不多,且反应结束后大量的链转移剂需要被蒸馏出来。导致生产周期较长,而且能耗较高,对设备的利用率低,成本较高的问题。本课题准备用常温聚合的方法,以氧化还原体系来合成分散剂,探究二元共聚三元共聚对分散剂的影响。

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3. 研究的方法与步骤

5.本课题的研究步骤和研究方法
5.1研究步骤
(1) 单体种类对聚羧酸二元共聚体颜料分散性能的影响;
设计得到固含量为40%的分散剂。以丙烯酸为自聚物,改变引发剂(摩尔比为3.5%、4.5%、5.5%、6.5%、7.5%,双氧水:vc摩尔比为4.6:1)和链转移剂用量(摩尔比为8%、10%、12%、14%、16%),得到分散剂。
固定链转移剂的摩尔量为丙烯酸的12%,改变引发剂用量,得到引发剂的最佳用量。固定引发剂的最佳用量,改变链转移剂的用量,得到分散性能最好的链转移剂用量。得到分散剂的初步配方。
接着用羧酸小单体、磺酸小单体、阳离子小单体、脂类小单体等摩尔(9:1、17:3、4:1)取代丙烯酸合成二元共聚分散剂,选择最改善分散性的小单体。

(2) 聚羧酸分散剂的多元共聚制备及其颜料分散性能
在步骤一的基础上,改变链转移剂、引发剂用量、丙烯酸:小单体摩尔比、完成三因素三水平的正交实验(比例同上)找出最优的二元共聚分散剂配方。选择优化的二元共聚方案,固定丙烯酸和小单体的摩尔比不变,通过改变新加入的小单体的添加比例,考察其分散性能,得到优化的三元共聚分散剂配方。




(3) 多元共聚聚羧酸分散剂的颜料分散应用性能
1、探索ph对分散剂的影响:通过在分散剂中加入40%的NaOH改变得到的分散剂的ph值探索ph值对分散剂的影响
2、探索硫酸钠对分散剂的影响:在分散剂中加入不同量的硫酸钠,探究分散性能的改变。
3、分散性的适应性研究:将得到的分散剂应用在铁红等其他颜料中,探索得到的分散剂的适应性
4、分散剂的机理探索:通过红外光谱表征分散剂的作用机理。
5.2实验方法
5.2.1 分散性评判标准
(1) 涂四杯测量黏度
将50g钛白粉钠溶解于47.5mL水中,掺入折固量为千分之四的分散剂,加入搅拌机搅拌5 min。将浆体注入到涂四杯中,保持浆体上液面与金属圈平齐。用浆体流出时间来表征分散性和流动性。
t=0.154v 11(tlt;23 s)或t=0.223 v 6.0(23 s≤tlt;150 s)
t-流出时间(s) v-运动粘度(mm2/s)
(2) 分散率
将50g钛白粉钠溶解于47.5mL水中,掺入折固量为千分之四的分散剂,将此溶液放入超声波震荡器,以200次/min展荡30min后取出[17]。每隔30min记录下悬浮液沉降的位置,最后看间隔24h后的沉降位置,运用下式计算其分散力。
f=(a-h)/a X 100%
其中f为分散力,a为悬浮液总体高度,h为悬浮液液面下降的高度。
(3) 旋转粘度计测量黏度
将50g钛白粉钠溶解于47.5mL水中,掺入折固量为千分之四的分散剂,测定60R/min下的黏度。

5.2.2 红外光谱表征
用红外光谱仪对分散剂进行扫描分析。

5.3.3 合成方法
水加入VC溶解,加入巯基丙酸搅拌均匀,加入三口瓶作为底物,开动搅拌机。丙烯酸作为A料,双氧水作为B料。蠕动泵同时滴加AB料,A料1h滴加完毕,B料1h10min滴加完毕,然后继续搅拌1h反应,滴完时测定一下温度,可以评价反应的进行程度。向反应产物中滴加30碱液20g调节PH到5-6左右,关搅拌出料结束

4. 参考文献

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[2] 周春隆.关注有机颜料核心(关键)技术[J].染料与染色,2019,56(01):1-11.
[3] 金逐中.颜料、分散剂的结构及分散剂的作用[J].现代涂料与装,2016,19(01):39-42.
[4] 李果,乔军强,芦海云.水煤浆分散剂研究进展[J].洁净煤技术,2021,27(05):52-59.
[5] 润秋.我国染整业新一轮发展[A】.浙江省纺织印染助剂第15届年会论文集[C]2005.1-5.

[6] 关有俊,谭亮,胡志滨等.水性超分子分散剂的合成.上海涂料,2005,43(4):9—11
[7]Loiseau J.,Doerr N.,Suau JM.,Egraz JB.,Llauro MF.,Ladaviere C.. Synthesis and characterization of poly(acrylic acid) produced by RAFT polymerization. Application as a very efficient dispersant of CaCO3, kaolin, and TiO2[J]. Macromolecules,2003,36(9).

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[15] 李宏颖,聚甲基丙烯酸钠分散剂的制备及应用,上海涂料 2013年8期
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[17] 廖列文,王春晓,涂星,管海凤.聚丙烯酸钠分散剂的制备及分散性[J].精细石油化工进展,2005(01):12-15.




5. 计划与进度安排

第一阶段(第1~2周):2月20日~3月5日

文献检索,原料准备、论文开题,写出开题报告;

第二阶段(第3~6周):3月6日~4月2日

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