pcl聚酯型超分散剂的设计与制备【字数：11603】
摘 要本论文以聚己内酯二元醇（PCL1000）、2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）、蓖麻油（CO）和有机胺为起始原料，二月桂酸二丁基锡作为催化剂，设计并合成了一类以聚酯为溶剂化链的超分散剂。其中，聚己内酯二元醇通过扩链反应生成所设计超分散剂的溶剂化链，有机胺为所设计超分散剂的锚固基团。文中探讨了不同锚固基团、不同分子量溶剂化链的超分散剂对于颜料分散性能的影响。结果发现，当采用五乙烯六胺作为锚固基团，且聚酯溶剂化链分子量为3000时，所得超分散剂的降粘性、色相和光泽度性能最佳。经过企业评价，所得超分散剂性能接近国外同类产品。
Key words: Polyester; Hyperdispersant; Anchoring group; Chain extension 目录
第一章 绪论 1
1.1超分散剂的研究现状及发展进程 1
1.2超分散剂分散机理的阐述 2
1.2.1锚固机理 3
1.2.2溶剂化机理 4
1.3分散剂的种类及其特点 5
1.3.1水性体系使用分散剂类型 5
1.3.2不同溶剂化链的超分散剂类型 6
1.4本课题的目的、意义和主要内容 6
1.4.1课题的目的和意义 6
1.4.2主要内容 7
第二章 PCL聚酯型超分散剂的设计与制备 8
2.1实验设计思路 8
2.1.1封端反应 8
2.1.2扩链反应及端基胺化 8
2.2实验使用材料及实验过程 9
2.2.1实验试剂、仪器与设备 9
2.2.2实验装置简图 10
2.2.3实验原理 10
2.2.4实验过程 11
2.2.5性能评价方法 11
第三章 结果与讨论 13
3.1不同分子量超分散剂的分散性能测试 13
3.1.1不同分子量聚酯链对涂料降粘性能的影响 13
3.1.2不同分子量聚酯链对涂膜色相的影响 14
3.1.3不同分子量聚酯链对涂膜光泽度的影响 14
3.2不同锚固基团对于涂料分散性能的影响 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.2.1不同锚固基团的超分散剂对涂料降粘性能的影响 15
3.2.2不同锚固基团的超分散剂对涂料色相的影响 16
3.2.3不同锚固基团的超分散剂对涂料光泽度的影响 16
第四章 总结与展望 18
参考文献 19
致 谢 20
第一章 绪论
1.1超分散剂的研究现状及发展进程
当前，科技飞速发展，人们的衣食住行越来越离不开涂料、颜料、填充塑料、油墨等的使用，而在涂料、颜料、填充塑料、油墨等的生产过程中，常常会遇见各种各样的问题，如固体颗粒在介质中的分散问题[1]。这些固体颗粒在介质中的分散问题不但会影响到产品的生产总量、生产效率、能耗以及原材料的消耗，而且对最终的产品质量也有很大的影响。经过很多年的生产实践之后，人们逐渐认识到，体系的各项性能指标越好，其固体微粒在分散体系中的分散越是均匀、越是稳定。而分散体系的稳定性则主要由以下三个方面所决定，即固体微粒、分散介质和分散剂相互之间共同作用所决定的[2]。
传统分散剂主要是由亲水基和亲油基两种基团组成，这种分子结构能够让它很好地在物质表面或者两相界面上定向排列，通过降低物质表面张力，从而达到对水性分散体系的有效分散[3]。但是这种分子结构本身存在着一些局限性，如在极性较低或者非极性的微粒表面，因其亲水基团结合不够牢固，容易发生解吸，从而可能会致使分散后的微粒重新凝结成团，发生沉聚现象。而它的亲油基团没有足够长的碳链长度，在非水性分散体系中，其空间位阻效应不够大，很难起到有效的稳定作用[4]。
正是因为这些局限性，使得传统分散剂在非水体系中存在着难以利用的致命缺陷。因此，从上世纪70年代开始，欧美地区的分散剂领域的一些专家通过不断努力，研制出了一类新型的、分散性能高效的聚合物型分散剂[5]。因为该类新型聚合物型分散剂在非水介质中具有十分优异的奇特分散效果，所以国内外同行业广泛称之为超级分散剂，即超分散剂。超分散剂的分散性能高效，突破了传统分散剂在分子结构上的局限性，它比传统分散剂具有更为优异的性能：1）它是由高分子溶剂化链与锚固基团两部分组成，聚合物溶剂化链的碳链长度可以调节，可起到有效的空间稳定作用。2）锚固基团对于颗粒的吸附为不可逆吸附，很难发生解吸。3）它还可形成极弱的易于活动的胶束，能迅速移向颗粒表面而起到润湿保护作用。因此，超分散剂广泛用于涂料分散剂、颜料分散剂、混凝土外添剂、陶瓷分散剂、药物和生物技术等领域。
目前，只有国外几家比较著名的大公司，如ICI、Sun Chemical、杜邦、KVK等对于超分散剂的研究相对比较成熟，但是这几家公司的产品生产技术是对外严格保密的，其产品在市场上也是垄断的[6]。而国内对于超分散剂的研究比国外晚了二十多年，直到90年代才开始有与超分散剂相关的研究报道[7]。经过近些年来的不断努力，以及国外先进技术的引进与应用，国内一些同行研发出来的产品性能已经达到甚至超过了国外同类产品。因为在介质应用时，固体微粒的分散问题常常是影响产品性能的主要方面，而传统分散剂因为自身分子结构存在着一定的缺陷，往往会影响分散产品的光泽度、着色力、流动性、抗拉强度等使用性能，从而影响产品在市场上的销售[8]。
近年来，随着经济的不断发展，人们的生活水平提高了很多，环保意识也普遍提高，同时对于舒适环境的需求也在不断上升。目前，我国正在大力推进改革开放，打造一个生态宜居的环境刻不容缓。再加上由于涂料消费税的实行，给仍使用传统技术的涂料企业带来了很大影响，而目前市场上的一般的分散剂不能满足涂料、颜料、油墨等分散处理的相关要求，存在诸多问题。对于一些需要抓住市场需求的企业而言，只有不断创新，研发出新产品，才能够在市场上立足。以此为突破口并受企业委托，我们在陈奠宇老师的指导下，以解决涂料分散处理问题为研究目标，开展了本课题的研究工作。
1.2超分散剂分散机理的阐述
超分散剂的分散性能高效，它主要由两部分组成，一部分是锚固基团，另一部分是高分子溶剂化链[9]。锚固基团在分散过程中能够牢牢抓住固体颗粒，具有强烈的吸附作用，能够避免超分散剂的脱落，常用的锚固基团有NR2、COOH、SO3、SO3H、COO等；而高分子溶剂化链在分散体系中具有良好的相容性，溶剂化链可自由游动，同时它可以在固体颗粒表面形成一定厚度的保护层，当分散体系中固体颗粒相互接近时，会由于保护层的作用而弹开，从而起到稳定分散的作用，常见的溶剂化链有聚酯、聚醚、聚烯烃及聚丙烯酸酯等。
Key words: Polyester; Hyperdispersant; Anchoring group; Chain extension 目录
第一章 绪论 1
1.1超分散剂的研究现状及发展进程 1
1.2超分散剂分散机理的阐述 2
1.2.1锚固机理 3
1.2.2溶剂化机理 4
1.3分散剂的种类及其特点 5
1.3.1水性体系使用分散剂类型 5
1.3.2不同溶剂化链的超分散剂类型 6
1.4本课题的目的、意义和主要内容 6
1.4.1课题的目的和意义 6
1.4.2主要内容 7
第二章 PCL聚酯型超分散剂的设计与制备 8
2.1实验设计思路 8
2.1.1封端反应 8
2.1.2扩链反应及端基胺化 8
2.2实验使用材料及实验过程 9
2.2.1实验试剂、仪器与设备 9
2.2.2实验装置简图 10
2.2.3实验原理 10
2.2.4实验过程 11
2.2.5性能评价方法 11
第三章 结果与讨论 13
3.1不同分子量超分散剂的分散性能测试 13
3.1.1不同分子量聚酯链对涂料降粘性能的影响 13
3.1.2不同分子量聚酯链对涂膜色相的影响 14
3.1.3不同分子量聚酯链对涂膜光泽度的影响 14
3.2不同锚固基团对于涂料分散性能的影响 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.2.1不同锚固基团的超分散剂对涂料降粘性能的影响 15
3.2.2不同锚固基团的超分散剂对涂料色相的影响 16
3.2.3不同锚固基团的超分散剂对涂料光泽度的影响 16
第四章 总结与展望 18
参考文献 19
致 谢 20
第一章 绪论
1.1超分散剂的研究现状及发展进程
当前，科技飞速发展，人们的衣食住行越来越离不开涂料、颜料、填充塑料、油墨等的使用，而在涂料、颜料、填充塑料、油墨等的生产过程中，常常会遇见各种各样的问题，如固体颗粒在介质中的分散问题[1]。这些固体颗粒在介质中的分散问题不但会影响到产品的生产总量、生产效率、能耗以及原材料的消耗，而且对最终的产品质量也有很大的影响。经过很多年的生产实践之后，人们逐渐认识到，体系的各项性能指标越好，其固体微粒在分散体系中的分散越是均匀、越是稳定。而分散体系的稳定性则主要由以下三个方面所决定，即固体微粒、分散介质和分散剂相互之间共同作用所决定的[2]。
传统分散剂主要是由亲水基和亲油基两种基团组成，这种分子结构能够让它很好地在物质表面或者两相界面上定向排列，通过降低物质表面张力，从而达到对水性分散体系的有效分散[3]。但是这种分子结构本身存在着一些局限性，如在极性较低或者非极性的微粒表面，因其亲水基团结合不够牢固，容易发生解吸，从而可能会致使分散后的微粒重新凝结成团，发生沉聚现象。而它的亲油基团没有足够长的碳链长度，在非水性分散体系中，其空间位阻效应不够大，很难起到有效的稳定作用[4]。
正是因为这些局限性，使得传统分散剂在非水体系中存在着难以利用的致命缺陷。因此，从上世纪70年代开始，欧美地区的分散剂领域的一些专家通过不断努力，研制出了一类新型的、分散性能高效的聚合物型分散剂[5]。因为该类新型聚合物型分散剂在非水介质中具有十分优异的奇特分散效果，所以国内外同行业广泛称之为超级分散剂，即超分散剂。超分散剂的分散性能高效，突破了传统分散剂在分子结构上的局限性，它比传统分散剂具有更为优异的性能：1）它是由高分子溶剂化链与锚固基团两部分组成，聚合物溶剂化链的碳链长度可以调节，可起到有效的空间稳定作用。2）锚固基团对于颗粒的吸附为不可逆吸附，很难发生解吸。3）它还可形成极弱的易于活动的胶束，能迅速移向颗粒表面而起到润湿保护作用。因此，超分散剂广泛用于涂料分散剂、颜料分散剂、混凝土外添剂、陶瓷分散剂、药物和生物技术等领域。
目前，只有国外几家比较著名的大公司，如ICI、Sun Chemical、杜邦、KVK等对于超分散剂的研究相对比较成熟，但是这几家公司的产品生产技术是对外严格保密的，其产品在市场上也是垄断的[6]。而国内对于超分散剂的研究比国外晚了二十多年，直到90年代才开始有与超分散剂相关的研究报道[7]。经过近些年来的不断努力，以及国外先进技术的引进与应用，国内一些同行研发出来的产品性能已经达到甚至超过了国外同类产品。因为在介质应用时，固体微粒的分散问题常常是影响产品性能的主要方面，而传统分散剂因为自身分子结构存在着一定的缺陷，往往会影响分散产品的光泽度、着色力、流动性、抗拉强度等使用性能，从而影响产品在市场上的销售[8]。
近年来，随着经济的不断发展，人们的生活水平提高了很多，环保意识也普遍提高，同时对于舒适环境的需求也在不断上升。目前，我国正在大力推进改革开放，打造一个生态宜居的环境刻不容缓。再加上由于涂料消费税的实行，给仍使用传统技术的涂料企业带来了很大影响，而目前市场上的一般的分散剂不能满足涂料、颜料、油墨等分散处理的相关要求，存在诸多问题。对于一些需要抓住市场需求的企业而言，只有不断创新，研发出新产品，才能够在市场上立足。以此为突破口并受企业委托，我们在陈奠宇老师的指导下，以解决涂料分散处理问题为研究目标，开展了本课题的研究工作。
1.2超分散剂分散机理的阐述
超分散剂的分散性能高效，它主要由两部分组成，一部分是锚固基团，另一部分是高分子溶剂化链[9]。锚固基团在分散过程中能够牢牢抓住固体颗粒，具有强烈的吸附作用，能够避免超分散剂的脱落，常用的锚固基团有NR2、COOH、SO3、SO3H、COO等；而高分子溶剂化链在分散体系中具有良好的相容性，溶剂化链可自由游动，同时它可以在固体颗粒表面形成一定厚度的保护层，当分散体系中固体颗粒相互接近时，会由于保护层的作用而弹开，从而起到稳定分散的作用，常见的溶剂化链有聚酯、聚醚、聚烯烃及聚丙烯酸酯等。
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