季铵盐型阳离子聚合物的合成及其在超细颜料中的应用

上一篇 / 下一篇 2008-05-14 15:47:13

T7D_Qg$rK,l0?8r0 摘　要:　采用自由基溶液聚合,制备了甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵2苯乙烯2甲基丙烯酸甲酯三元共聚物,并用此阳离子聚合物作为分散剂制备超细有机颜料分散体系。用F T2IR和13 C2NMR分析、表征了共聚物的结构,用GPC研究了聚合物的分子量及分子量分布,用滴定法测定了聚合物中阳离子单体含量。结果表明:聚合物的结构及用量对颜料分散体系的影响较大,当聚合物中阳离子单体含量为59. 5 %～69. 7 % , mAIBN / mM = 0. 010～0. 012时,颜料的粒径最小且体系的稳定性最好,阳离子聚合物质量分数大于0. 004时,分散体系的分散性能较好。万客化工在线{5K;J&s;x/^t$M'T5u
   关键词:　阳离子聚合物;超细颜料;水性分散体系万客化工在线n$} b~$wA&^;v*t3e
   阳离子型超细颜料水性分散体系在纤维素材料染色等方面具有广泛的应用前景,已成为一个新的研究领域。与阴离子和非离子颜料体系相比,阳离子型超细颜料水性分散体系用于纤维素材料的着色,与纤维素基质的结合力更强、颜色深度和鲜艳度更高,不但可以节约颜料用量、减少环境污染,提高产品档次,而且由于阳离子分散体系具有一定的抑菌防霉性质,还能提高着色后材料的功能,改善这些产品的贮存性能,延长使用寿命。阳离子聚合物在纺织、造纸、石油化工、水处理、化妆品等方面有比较广泛的应用,但是在有机颜料分散方面的研究及应用报导很少,且多是一些专利文献。
)q}F&d K wi-MR#v I:J0    Ishwarlal用阳离子分散剂对颜料进行加工制成阳离子型颜料分散液,用这种阳离子颜料对带阴离子的棉和涤棉织物进行轧染加工,减少了颜料的泳移,获得了良好的染色深度和颜色牢度; Koyanagi将阳离子分散剂添加到丙烯酸共聚物中,应用于蒽醌颜料制造纸用喷墨打印墨水;美国Sartomer公司用马来酰亚胺共聚物在酸性条件下制备阳离子型碳黑分散体系;阳离子分散剂用于无机粉体分散方面也有报导,Pangerl等用阳离子分散剂分散氢氧化铝,用于造纸加工, Takase等介绍用阳离子共聚物分散无机粉体。万客化工在线Dd&f?buVT'UO
   本文采用季铵盐型乙烯基类阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC) ,与苯乙烯(St) ,甲基丙烯酸甲酯(MMA) ,通过自由基溶液聚合,合成了季铵盐型两亲阳离子聚合物P (DMC2St2MMA) ,并研究该聚合物对有机颜料的分散作用。万客化工在线q~s9B+|o
    1　实验部分万客化工在线"GVb|$O$pTS!t1W
    1. 1　原料
Ggk$MT#c0     苯乙烯:化学纯,国药集团化学试剂有限公司,使用前减压蒸馏;甲基丙烯酸甲酯:化学纯,汕头市西陇化工厂,使用前减压蒸馏;甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵: w = 0. 8的水溶液,杭州银湖化工有限公司;偶氮二异丁腈(AIBN) :分析纯,上海试四赫维化工有限公司;乙醇:分析纯,上海振兴化工厂;无水乙醚:分析纯,中国医药集团上海化学试剂公司;颜料红(C. I. P. R. 22) :无锡新光化工厂。万客化工在线(D.DMS,e6Qf
    1. 2　阳离子共聚物P(DMC2St2MMA)的合成万客化工在线`#T%yMFS3~V
    在装有温度计、搅拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的四口烧瓶中,加入部分溶剂(乙醇与水的质量比为9∶1)并通入氮气,在搅拌下升温至70℃,将溶解在剩余溶剂中的单体和引发剂AIBN缓慢滴加到反应器中,保温聚合一定时间,降温终止反应。然后用无水乙醚把产物沉淀出来,并用丙酮洗涤三次,将滤出的产物干燥至恒重,得到白色粉末。
2zvR.Z5pm)Co0    1. 3　阳离子共聚物的表征万客化工在线Fe.as1X~z#i4OO
     将共聚物用水溶解,再用乙醚沉淀,反复进行两次,烘干后在索氏管中用丙酮抽提10 h ,抽真空干燥至恒重,然后进行以下测试:万客化工在线*Y1bG8d/N'G;v8m8q0u!b
    (1)用美国Nicolet公司的NEXUS2670型红外光谱仪( KBr压片法)及瑞士BRU KER公司的NCE400型核磁共振仪(溶剂为D2O)表征阳离子共聚物的结构。
v7_jV5oR0    (2)用Water s 2410型凝胶色谱分析仪测试共聚物的分子量及其分布(流动相为w = 7. 0 ×10 - 3的Na2 SO4溶液,流量为0. 5 mL/ min)。万客化工在线]7FK \Pjb
    (3)将共聚物溶于水,以K2 CrO4为指示剂,用AgNO3标准溶液进行滴定,测定Cl -含量,计算水单体DMC在共聚物中的含量FDMCFDMC =207. 5CAgNO3 V AgNO3m×100 % (1)万客化工在线K%b0D0_zIVW
　　式(1)中,CAgNO3 ———AgNO3标准溶液的浓度(mol/ L) ,V AgNO3 ———滴定中消耗的AgNO3标准溶液的体积(L) ,m ———共聚物的质量(kg)。万客化工在线V.f8xDCvim-V
    (4)共聚物的特性粘数用乌氏粘度计测定,以水作溶剂,测试温度(25 ±0. 2)℃,选用水流出时间t0 > 100 s的乌氏粘计,用外推法测定共聚物的特性粘数[η][7 ]。
`;K1NpQ.{F@,o0[η] = limc →0ηspc= limc →0lnηrc(2)　
#f$}P^{B+E0   式(2)中,ηsp ———增比粘度,ηr ———相对粘度, c ———溶液浓度,以ηsp / c和( lnηr ) / c分别对c作图,外推到c →0的截距即得[η]。万客化工在线4m$gP,|\/z"r+M4]_
    1. 4　阳离子超细颜料分散体系的制备
w9W!Z b$W0   称取一定质量的阳离子共聚物置于烧杯中,加入一定量水,经搅拌使共聚物完全溶解,再加入一定质量颜料,控制体系颜料质量分数为0. 05 ,分别以600 r/ min搅拌20 min ,以10 000 r/ min高速搅拌乳化30 min ,再以高压高剪切微射流粉碎机在22 kPa压力下粉碎一定时间,即得到超细颜料分散体系。