高分子分散剂的合成

　　导语：本文着重分析，分散体系稳定性测定,影响分散剂分散性能的因素,酯化反应时间对颜料分散性能的影响,共聚物部分酯化物(SME)的结构分析。

　　【摘要】以甲苯为溶剂，苯乙烯、马来酸酐为原料，过氧化苯甲酰为引发剂，合成苯乙烯一马来酸酐共聚物(sM)．考察了原料比例、反应温度和引发剂用量对SM分散性能的影响，合成SM的优化工艺为：n(苯乙烯)／n(马来酸酐)=1．0，反应温度为95℃，引发剂用量为1％．sM进行部分酯化生成的共聚物部分酯化物(SME)可提高颜料在水中的分散性能．另外，对SME结构进行了红外光谱表征。

　　涂料和油墨工业所使用的溶剂是有机物，易挥发，对环境造成了很大的污染，开发环境友好型水性涂料和油墨可大大减少其对环境的影响．影响水性涂料和油墨性质的一个主要因素是分散稳定性．颜料能否在体系中均匀分散且保持稳定，决定着涂料的光泽、遮盖力等应用性能．本文以苯乙烯和马来酸酐进行聚合反应，聚合物再进行部分酯化，反应式如下：

　　图1 n(苯乙烯)，n(马来酸酐)对分散性能的影响

　　l 试验

　　1．1 试剂

　　苯乙烯(化学纯，五联化工厂)，马来酸酐(分析纯，上海埃彼化学试剂有限公司)，过氧化苯甲酰(化学纯，

　　爱德固赛引发剂有限公司)，甲苯(分析纯，江苏永丰化学试剂厂)，正丁醇(分析纯，江苏永丰化工有限公司)，甲醇(分析纯，苏州圣昊精细化工厂)，对甲苯磺酸、氢

　　氧化钠(分析纯，成都市科龙化工试剂厂)．

　　1．2 苯乙烯一马来酸酐共聚物合成

　　在装有冷凝管的四口瓶中加入50 mL甲苯和0．1 tool马来酸酐，(文章为印染在线首发，转载请注明出处！)在滴液漏斗中加入50 mL甲苯、0．1mol苯乙烯和0．2 g过氧化苯甲酰，在氮气保护下升温至设定温度，开始滴加苯乙烯溶液，滴加完毕后，保温反应3～5 h，降温、过滤后得固体物质，用甲醇洗涤3-5次，干燥得到共聚物SM．用0．1 mol／L NaOH溶液水解

　　共聚物，并调节pH值至8-9，得sM预分散剂．

　　1．3 共聚物的部分酯化及表征

　　将一定量自制共聚物、溶剂甲苯及催化剂对甲苯磺酸加入到烧瓶中，升温到95℃后滴加正丁醇，滴加完毕后保温反应一定时间．降温、过滤，用甲苯洗涤、干燥，得到粉状SM共聚物的部分酯化物SME．用0．1mol／L NaOH溶液水解SME，并调节pH值至8-9，得SME分散剂．采用KBr压片法制样，使用美国NICOLET

　　FTIR一200型红外光谱仪对SME进行红外光谱分析．

　　1．4 分散体系稳定性测定

　　秤取一定量颜料红，量取一定量SM预分散剂或SME分散剂，配制颜料红分散液，置于250 mL容量瓶中，加入去离子水定容．分别用移液管吸取一定量分散液(大约1 mL)，将分散后的溶液产物稀释100倍，振荡使其均匀分散，静置一定时间后用722型光栅分光光度计，在最大吸收波长363 nm处测定吸光度A(透射率 ．分散液的相对分散性用DE表示，可用下式计算：吸光度A=I／T,相对分散性DE=(1一T)x100％．

　　2 结果与分析

　　2．1 影响预分散剂分散性能的因素

　　2．1．1 凡(苯乙烯) (马来酸酐)

　　颜料分散液的稳定性取决于高分子分散剂中亲油基和亲水基的比例．从图1可知，凡(苯乙烯) (马来酸酐)<1．0时，合成的预分散剂中亲油基比例过低，使得颜料与分散剂间的结合力相对较弱，分散剂分子易从颜料表面脱落；(文章为印染在线首发，转载请注明出处！)n(苯乙烯) (马来酸酐)：1．0时，SM分散液吸光度为最大；n(苯乙烯) (马来酸酐)>1．0时，合成的分散剂中亲水基比例逐渐减少，分散剂在水中不能充分伸展，不能形成足够的立体屏障，与相邻粒子表面结合，导致分散性能的降低．

　　2．1．2 反应温度

　　从图2可以看出，随着温度的上升，SM分散液吸光度提高，当温度超过95℃后，分散液吸光度下降．原因是当温度较低时，引发剂分解速率较低，活性中心较少，合成的聚合物分子质量较大，在分散体系中高分子分散剂容易缠绕，分散性能降低．当聚合温度过高时，引发剂分解速率较快，活性中心较多，合成的聚合物分子质量较小，在分散体系中不能提供良好的空间屏蔽．且温度过高，反应速度过快，聚合物会包裹部分单体，造成原料浪费．聚合反应温度为95 cI=时，可得到分散性能较好的聚合物型分散剂．

　　　
    　2．1．3 引发剂用量

　　当引发剂用量过低时，在反应体系中自由基浓度较低，合成的聚合物分子质量过大．当引发剂增大时，反应体系中自由基浓度相应增加，链增长过程中每个自由基所获得的单体数量下降，因而平均分子质量下降．本试验中，引发剂用量以1％(对原料质量)为宜．

　　2．2 酯化反应时间对颜料分散性能的影响

　　酯化反应时间对颜料分散性能的影响见图3．

　　共聚物SM酯化反应是以支链形式嫁接到聚合物上，聚合物则增加了吸附颜料粒子的锚固点，使颜料与分散剂的结合力增强．同时，弱极性正丁醇嫁接到聚合物上后，聚合物亲水性降低，形不成良好的立体屏障．随着非极性的增强，分散剂在极性水中易于发生长链分子的缠绕，导致其分散性能降低．从图3可知，反应4 h， (正丁醇) (马来酸酐)=1．0 1．2时，SME分散剂具有较好的分散效果．同时共聚物SM体积较大，酯化反应比较困难，不同正丁醇加入量在反应7h后酯化物分散性能区别不大．

　　2．3 共聚物部分酯化物(SME)的结构分析

　　共聚物部分酯化物(SME)的红外光谱图见图4

　　由图4可知，758．7 am～、697．1 am 处为苯环上C—H面外弯曲振动峰，1 552．4 cm 处为羧酸盐羰基反对称伸缩强吸收峰，1 693．2 am 处为羧酸的羰基振动峰．1 782．6 am 和1 860．5 am 为酸酐Cm~-O键对称和反对称伸缩振动吸收峰，1 731．1 am一处为酯基上C一0键的特征吸收峰，1 227．1 am 和1176．8 am为酯中C一0一C键的吸收峰，948．1 am 和1 396．8 am分别为0一H键的面外和面内吸收峰．

　　3 结论

　　n(苯乙烯) (马来酸酐)=1．0，反应温度为95 oC，引发剂用量为1％时，合成的聚合物水解产物有较好的分散性能．苯乙烯一马来酸酐聚合物进行部分酯化反应，可提高聚合物的分散性能．

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