[发明专利]一种用于纳米陶瓷粉体的高分子分散剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于高分子分散剂及其制备方法，特别属于用于纳米陶瓷粉体的高 分子分散剂及其制备方法。

背景技术

物质经纳米化后，其尺度位于原子、分子与粒(块)状材料之间，故有人 称之物质的第四状态。随着物质的细化，其表面分子排列及电子分布结构和晶 体结构均发生质的变化，产生了粒(块)状材料所不具有奇特的表面效应、小 尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应。然而正是由于这些特性，会导致单 个颗粒的纳米材料处于不稳定状态，颗粒之间往往自动相互吸引靠近，以使自 身转变成稳定状态。这种现象导致纳米颗粒发生团聚，使得其表面能减少，表 面活性降低，比表面积减少，颗粒尺寸增大，实际使用达不到纳米颗粒的效果。 由于分散的纳米材料应用意义重大，近几年来，国内公开发表如何分散纳米材 料文章及专著较多，尤其在有机物和高分子材料中多见。对于无机纳米陶瓷材 料，由于其比重及与有机材料相容性等方面的因素，其分散有些特殊性，目前 尚未见有关纳米陶瓷粉体材料分散的详细报道。

发明内容：

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种分散性能好的用于纳米陶瓷 粉体的高分子分散剂。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述高分子分散剂的制备方法。

本发明解决技术问题的方案为：用于纳米陶瓷粉体的高分子分散剂，所述 的分散剂，包括以下组分及质量份：

苯乙烯              10-35

甲基丙烯酸丁酯      50-130

丙烯酸              10-25

丙烯酰胺            25-50

羟甲基丙烯酰胺      2-5

复合乳化剂          5-15

烷基硫醇            0.5-3

过硫酸铵            2-4

氨水溶液            5-10

聚乙烯醇            0.05-0.1

去离子水            400-800。

所述的复合乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚与聚氧乙烯琥珀磺酸脂、甲基丙烯 酸羟丙磺酸钠、烯丙氧基羟丙磺酸钠、或乙烯基磺酸钠。

壬基酚聚氧乙烯醚与聚氧乙烯琥珀磺酸脂、甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、烯丙 氧基羟丙磺酸钠、或乙烯基磺酸钠的重量比为1∶2-3。

所述的烷基硫醇为正十二烷基硫醇或叔十二烷基硫醇。

所述的氨水溶液的质量浓度10-25％。

所述的分散剂的制备方法为：在反应釜中加入部分去离子水，部分复合乳 化剂，加入聚乙烯醇水溶液，部分过硫酸铵水溶液，在氮气的保护下，升温至 80℃-90℃，在3-6小时内，分别向反应釜滴加苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯 酸、丙烯酰胺水溶液、羟甲基丙烯酰胺水溶液，剩余的过硫酸铵水溶液，剩余 的复合乳化剂，滴加完成后，保温30-60分钟，再加入剩余的去离子水，在40-50 ℃温度下，用氨水调乳液的PH至8-9。

在上述各组份中：苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯酰胺为自由基 的单体；过硫酸铵为引发剂；羟甲基丙烯酰胺为交联剂；复合乳化剂即乳化剂； 烷基硫醇为调节剂；氨水及聚乙烯醇为保护剂及稳定剂。

本方法属乳液聚合，是高分子聚合的一种方式。本方法的特点之一是选用 反应型乳化剂，其一方面提供阴离子，一方面协同非离子乳化剂，作为乳液聚 合过程所需的乳化剂。同时其也参与聚合反应。在纳米陶瓷粉体材料分散过程 中，其提供极性基团，仍然具有较高的表面活性。本方法的特点之二可根据所 要分散的纳米陶瓷粉体材料及应用方向，调整配方中的组份，以获得所述高分 子分散剂不同的HBL值、负电位的高低及分子量大小。

本发明根据纳米陶瓷粉体物化性质，总结以前采用偶联剂与表面活性剂对 纳米陶瓷粉体进行分散存在的不足，提出“分散体系”这一概念，即针对不同 的纳米陶瓷粉体及其应用场合，在选择合适的表面活性剂偶联剂的同时，加入 本发明中的高分子分散剂，并选用高速分散机、震动球磨机及高压均质机等设 备进行分散，其实现分散的主要工序为：

1、采用弱酸性溶剂，对纳米陶瓷粉体材料表面进行洗涤；

2、采用机械搅拌及表面活性剂使纳米陶瓷粉体材料初步分散；