[发明专利]一种矿物质分散剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿物质分散剂及其制备方法。

背景技术

在造纸填料的研磨分散、瓷料的研磨分散、水泥减水、水体防垢、水性涂料中填料的研磨分散等场合都需要用到一种矿物质分散剂，以便在研磨分散时浆体含量高、体系稳定、流动性好，在水处理时能稳定水体中的碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐等易结垢物质呈微晶状态悬浮在水体中不沉积。

这种分散剂长期依赖丙烯酸均聚物在发挥主导作用，各种添加微量功能单体的共聚物也有研究报道或少量生产销售，但他们都存在下述问题中的一种或几种，以致应用受限：

1)为调节分子量，大量使用次磷酸钠或其它磷化合物；致使应用环境富营养化，容易滋生藻类，造成环境污染。

2)为调节分子量，大量使用异丙醇等有机溶剂，如专利CN92101664、WO2002049765等，一方面增加了生产能耗和复杂程度；另一方面溶剂回收套用时挥发损耗较大，对环境不利；此外，残留在分散剂中的有机物会随着分散剂进入下游应用体系，产生消极影响。

3)为调节分子量，专利CN200610098170使用了巯基乙醇，巯基乙醇存在安全性、稳定性的问题，所以基本无法推广使用。

4)活性基团配置不合理，应用效果不佳和功能缺失。专利CN20081002010曾指出“最好的水处理剂应具有强酸与弱酸两种官能团，其中强酸官能团保持着轻微的离子特性（有助于溶解），而弱酸基团则对活性部位有更强的约束能力（抑制结晶生长）。此外，-COOH对阻CaCO₃垢有效，-OH、-SO₃H对阻Ca₃(PO₄)₂垢有益，只有-COOH、-OH、-SO₃H三者的协同作用，才能表现出最佳的阻垢效果，目前市场上就缺乏这种阻垢与缓蚀效果都很理想的阻垢缓蚀剂。”专利CN200610098170、CN200780029577、CN200710013677、CN200910115477、200910039140所提及产品缺乏强酸基团导致功能缺失，如果用于含磷酸盐的体系分散效果会大幅减弱，而事实上含矿物质体系很难避免磷酸盐。

5)市售研磨分散剂还常出现浆料返粘、浆料体系不稳定、浆料中游离分散剂太多（一方面产生副作用，另一方面降低了产品利用率）等问题，市售水处理分散剂常出现絮凝沉积、分散锌和磷酸根时效果不佳的现象。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是：提供一种生产过程中不采用含磷化合物，分子结构中含有恰当比例的强酸、弱酸官能团，同时能防止矿物质多微晶的凝聚，提高体系稳定性、分散能力，降低微晶间的磨擦阻力的矿物质分散剂。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种矿物质分散剂，该矿物质分散剂是一种阴离子共聚物的水溶液，矿物分散剂中的水的量不影响聚合物的应用性能，水量在不同步骤添加，对最终产品的应用性能无影响。

阴离子共聚物分子结构通式为：

其中：

m=1-100，n=10-300， p=1-40，q=1-300；

R1、 R2 、R3为氢、碳原子数为1-6的烷基或含杂原子的碳原子数为1-6的烷基，R1、 R2 、R3相同或不同；

x=1-6，y=4-16，且x、 y为整数；

M1、M2为A类中和剂或B类中和剂中的阳离子部分，M1、M2相同或不同；

阴离子共聚物的分子量范围：1000-20000克/摩尔；

阴离子共聚物含有四种烯基单体，分别为：烯基羧酸、烯基羟丙基磺酸和/或烯基羟丙基磺酸盐、聚合度为y的烯基聚氧化乙烯磺酸和/或聚合度为y的烯基聚氧化乙烯磺酸盐、烯基脂肪醇；

所述A类中和剂为：钠、钾、锂、铵的氢氧化物或含有1-8个碳原子且溶于水的含氮化合物中的至少一种；

所述B类中和剂为：镁、钙、钡、锌、铝的氢氧化物或氧化物中的至少一种。

本发明所要解决的另一个技术问题为：提供一种矿物质分散剂的制备方法。

为解决上述的第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：一种矿物质分散剂的制备方法，其步骤为：

1）引发剂水溶液的配制：取引发剂，配置成10-40%的水溶液；

2）烯基羧酸水溶液的制备：称取烯基羧酸，加入不大于终产品中总水量的水，搅拌、冷却下，加入不大于预期A、B类中和剂总量的A类中和剂，加入中和剂期间，物料温度低于40℃；