基于間十五烷基酚聚酯型超分散劑研究.pdf

1、隨著化石資源的日益枯竭，如何利用可再生資源已引起全世界的關(guān)注。腰果殼提取液的催化加氫產(chǎn)物是間十五烷基酚(PDP)，能夠替代石油類(lèi)酚，屬綠色可再生資源?；赑DP間位長(zhǎng)鏈烷烴空間自由體積大的特性，本文將其作為超分散劑的溶劑化鏈段，能夠提供較大的空間位阻效應(yīng)，設(shè)計(jì)合成丙烯酸聚酯型和端氨基嵌段聚酯型超分散劑。研究分散劑制備方法和工藝條件，并對(duì)兩種新型超分散劑的分散效果及吸附性能進(jìn)行研究。
　　以PDP和丙烯酰氯為原料，咪唑類(lèi)離子液體為催

2、化劑，三乙胺為敷酸劑，制備間十五烷基丙烯酸苯酯(PDPA)單體，通過(guò)紅外、核磁、質(zhì)譜和元素分析確認(rèn)結(jié)構(gòu)。利用響應(yīng)面分析法對(duì)PDPA的合成工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，得適宜工藝條件為:咪唑類(lèi)離子液體用量2.02％，底物摩爾配比n（丙烯酰氯）∶n(PDP)=1.15∶1，反應(yīng)時(shí)間8.25h，反應(yīng)溫度57℃。在此工藝條件下，PDPA的收率可達(dá)87％。對(duì)PDP與丙烯酰氯的酯化反應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究，得無(wú)催化劑和無(wú)縛酸劑條件下，酯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為:r=1.7

3、8×106e-6.48×104/RTCACB－2.25×103e×-2.51×104/RTCCCD在離子液體催化和三乙胺為縛酸劑下，酯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為:r=5.05×103e－3.39×104/RTCACB
　　測(cè)定PDPA在乙醇和甲醇混合溶劑以及甲苯等六種有機(jī)溶劑中273K～297K范圍內(nèi)的溶解度。利用Apelblat方程和λh方程模型對(duì)所測(cè)溶解度數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，結(jié)果顯示Apelblat模型優(yōu)于λh地模型。采用Apelblat方

4、程和范德霍夫方程對(duì)溶解過(guò)程的溶解熵和溶解焓進(jìn)行計(jì)算，表明溶解過(guò)程都是熵驅(qū)動(dòng)的自發(fā)過(guò)程。由基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算PDPA的溶度參數(shù)，對(duì)不同溶劑中PDPA的溶解度大小進(jìn)行比較。
　　通過(guò)自由基無(wú)規(guī)共聚，合成PDPA、甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酸丁酯(BA)三元聚酯型超分散劑，其制備適宜工藝條件為:偶氮二異丁腈(AIBN)用量為單體總質(zhì)量2％;鏈轉(zhuǎn)移劑用量為AIBN等摩爾比;反應(yīng)溫度70℃;反應(yīng)時(shí)間8h。采用紅外光譜和核磁氫譜對(duì)聚合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表

5、征。研究PDPA/MAA/BA三元聚酯型超分散劑對(duì)鈦白粉分散體系黏度和細(xì)度影響，結(jié)果表明:其適宜的重均分子量為6000左右;三種單體質(zhì)量配比為PDPA∶MAA∶BA=1.2∶1∶10;鈦白粉體系（固含量30％）黏度可降低到50mPa·s，細(xì)度可達(dá)20μm。
　　在303K、313K、323K溫度下，甲苯、異丙醇和乙酸乙酯三種溶劑中鈦白粉對(duì)丙烯酸聚酯型超分散劑的等溫吸附數(shù)據(jù)用四種常用模型進(jìn)行擬合比較，結(jié)果表明Fritze-Schlu

6、nder模型擬合最好。鈦白粉吸附超分散劑前后紅外光譜無(wú)變化，說(shuō)明鈦白粉對(duì)丙烯酸聚酯型超分散劑在三種溶劑中的吸附主要為物理吸附。由Dubinin-Radushkevich方程計(jì)算結(jié)果表明，鈦白粉在三種溶劑中對(duì)丙烯酸聚酯型超分散劑的平均自由吸附能在2.09～3.11kJ·mol-1之間，遠(yuǎn)小于化學(xué)吸附平均自由吸附能，證實(shí)吸附過(guò)程主要是物理吸附。
　　碳黑是最難分散的顏料之一，為達(dá)到在溶劑體系中分散碳黑的目的，本課題結(jié)合PDP的分子結(jié)構(gòu)

7、特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合成一種新型的嵌段聚酯型超分散劑。首先，以PDP引發(fā)己內(nèi)酯開(kāi)環(huán)聚合，制備端羥基聚酯，適宜工藝條件為:鈦酸丁酯為催化劑，用量為5‰;反應(yīng)溫度110℃;反應(yīng)時(shí)間16h。然后，馬來(lái)酸酐與端羥基聚酯反應(yīng)，制備端羧基聚酯，適宜工藝條件為:反應(yīng)溫度90℃，馬來(lái)酸酐∶端羥基聚酯=2.5∶1(mol)，反應(yīng)時(shí)間10h。最后，端羧基聚酯與二乙烯三胺進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，其適宜工藝條件為:反應(yīng)溫度120℃，反應(yīng)時(shí)間12h。用紅外光譜和核磁氫譜對(duì)嵌段聚酯

8、分散劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。研究端氨基嵌段共聚物對(duì)碳黑分散體系黏度和細(xì)度影響，結(jié)果表明:其適宜的重均分子量為3000左右;胺值為20mgKOH/g;碳黑分散體系（固含量為30％）黏度可降低到30mPa·s，細(xì)度可達(dá)5μm。
　　在303K、313K、323K溫度下，甲苯、異丙醇和乙酸乙酯三種溶劑中碳黑對(duì)端氨基嵌段聚酯型超分散劑的等溫吸附數(shù)據(jù)用四種常用模型進(jìn)行擬合比較，結(jié)果表明Tempkin模型擬合最好。紅外圖譜間接證實(shí)碳黑對(duì)端氨基嵌段聚酯