一种具有高效分散稳定性能的聚乙烯醇分散剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种具有高效分散稳定性能的聚乙烯醇分散剂的制备方法，是以聚醋酸乙烯为原料，通过除杂、醇解反应、中和、熟成等工艺制备出具有高效分散稳定性能的聚乙烯醇分散剂。本发明制备的聚乙烯醇分散剂不仅具有合适的醇解度和浊点温度，更具备高效的分散稳定作用。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇的制备方法，具体地说是一种具有高效分散稳定性能的聚乙烯醇分散剂的制备方法。

二、背景技术

聚乙烯醇(简称PVA)是一种用途非常广泛的水溶性高分子聚合物，常被大量用于生产涂料、粘合剂、纸品加工剂、乳化剂等，应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业、钢铁、高分子化工等行业。近年来很多研究人员开始对聚乙烯醇作为分散剂应用于单体聚合过程中进行探索研究，研究发现PVA分散剂主要是通过降低液-液界面张力，降低分散液滴尺寸，从而达到分散效果。另外PVA还具有适度的胶体保护能力，使聚合过程中单体液滴适度黏并，形成多细胞结构。

传统分散剂的亲水基团极性较低，和颗粒表面的结合不牢固，容易解吸，很容易导致被分散的粒子重新絮凝，另外传统分散剂不具备足够的碳链长度，且一般为无规共聚物，吸附基团和锚固基团无规律的分布在聚合物长链上，导致同一溶剂化链上的锚固基团可以吸附到不同的固体颗粒的表面，从而导致颗粒之间的架桥絮凝。

聚乙烯醇分散剂与传统分散剂相比具有明显优势。聚乙烯醇分散剂在颗粒表面可形成单个或多个锚点，提高了吸附牢度，不容易解吸。其溶剂化链为聚合物长链，比传统分散剂亲油基长，能产生足够的立体屏障，从而达到有效的空间分散稳定作用。

聚乙烯醇作为分散剂其分子结构对分散效果具有很大影响，而制备工艺直接影响到聚乙烯醇分子结构。现有的聚乙烯醇制备方法所制备出来的聚乙烯醇分子序列排布中数均链段长度较低，嵌段数较多，导致其溶解时界面张力大，分散效果不理想。

三、发明内容

本发明旨在提供一种具有高效分散稳定性能的聚乙烯醇分散剂的制备方法，本发明制备的聚乙烯醇分散剂不仅具有合适的醇解度和浊点温度，更具备高效的分散稳定作用。

本发明具有高效分散稳定性能的聚乙烯醇分散剂的制备方法，包括如下步骤：

1、预处理

将质量浓度20-50％的聚醋酸乙烯甲醇溶液加入醇解反应釜中，升温至20-50℃，加入除杂剂溶液，于5-30Hz搅拌频率下搅拌10-60min；

所述聚醋酸乙烯甲醇的聚合度为500、800、1300、1700、2000中的一种或几种的混合，若为几种时比例任意。

所述除杂剂为过氧化氢、次氯酸钠、过氧乙酸、过碳酸钠中的一种或几种，若为几种时比例任意。

所述除杂剂溶液的质量浓度为10-50％。

聚醋酸乙烯甲醇溶液与除杂剂溶液的质量比为1：0.0001-0.001。

2、一次醇解

醇解反应釜温度保持不变，搅拌频率提高5-10Hz，然后向醇解反应釜中滴加氢氧化钠溶液，滴加完成后搅拌反应30-90min；

所述氢氧化钠溶液的浓度为2-20g/L；

聚醋酸乙烯甲醇溶液与氢氧化钠溶液的质量比为1：0.01-0.1；氢氧化钠溶液的滴加时间控制在10-60分钟。

3、二次醇解

醇解反应釜温度升高1-15℃，搅拌频率保持不变，然后向醇解反应釜中滴加氢氧化钠溶液，滴加完成后搅拌反应20-80min；

所述氢氧化钠溶液的浓度为2-20g/L；

聚醋酸乙烯甲醇溶液与氢氧化钠溶液的质量比为1：0.001-0.01；氢氧化钠溶液的滴加时间控制在1-20分钟。

4、中和

当醇解反应釜搅拌电流开始上升时，将搅拌频率提高5-10Hz，从醇解反应釜搅拌电流达到最高值时计时，在5-50min后将酸滴加至醇解反应釜内，滴加时间控制在1-30min。

所述酸为盐酸、氯酸、甲酸、醋酸中的一种或几种的混合，若为几种时比例任意。

聚醋酸乙烯甲醇溶液与酸的质量比为1：0.0001-0.001；所述酸的质量浓度为5-50％。

5、熟成

自酸加完开始计时，在10-60min后将醇解反应釜温度升高5-30℃，升温速率为0.1-1.0℃/min，温度升至设定值后保温0.5-2小时，即得具有高效分散稳定性能的聚乙烯醇分散剂。

步骤2、3中所使用的氢氧化钠溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钠甲醇溶液、氢氧化钠丙三醇溶液中的一种或几种的混合，若为几种时比例任意。

本发明制备的聚乙烯醇分散剂的醇解度为40-80mol％，粘度为10-80mPas，质量分数为5％的聚乙烯醇水溶液浊点温度为1-20℃，质量分数为0.1％的聚乙烯醇水溶液表面张力为5-100mN/m。

对本发明制备的聚乙烯醇分散剂进行检测：醇解度按照GB/T12010·2-2010附录D规定的方法测定，采用德国SITA仪器公司T100表面张力仪、上海平轩仪器公司NDJ-5S数显粘度计对成品表面张力和粘度进行检测，检测合格后密封包装。

本发明产品作为分散剂可用于氯乙烯悬浮聚合制备聚氯乙烯、水性化涂料生产、喷墨墨水生产等工业生产中。

本发明采用的制备方法目前在国内外相关研究领域并未出现，所制备的聚乙烯醇分子序列排布中数均链段长度高，嵌段数少，分子序列排布特殊，且浊点温度适中，分散效果和稳定效果非常优越。由于聚乙烯醇价格低廉，来源广泛，因此本发明对于聚乙烯醇在分散剂领域的应用具有很好的推动作用。

本发明具有以下优点和效果：

1、本发明对原料树脂进行预处理，使得杂质含量降低，避免了反应过程中杂质对分子链结构产生影响；

2、本发明通过二次醇解的方法制备聚乙烯醇，制备的聚乙烯醇具有特殊的分子序列结构，从而具备高效的分散稳定性能。

3、本发明增加了熟成步骤，保证了醇解反应完全进行，避免了因反应不完全导致分子结构的不稳定。

4、质量分数为0.1％的本发明产品水溶液表面张力为5-100mN/m，具有高效的分散稳定效果。

四、具体实施方式

下面以聚醋酸乙烯、氢氧化钠为原料，通过本发明制备方法制备聚乙烯醇分散剂，制备过程中，原料聚醋酸乙烯树脂聚合度为500、800、1300、1700、2000中的一种或二至五种的任意比例混合。除杂剂为过氧化氢、次氯酸钠、过氧乙酸、过碳酸钠中的一种或二至四种的任意比例混合，氢氧化钠溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钠甲醇溶液、氢氧化钠丙三醇溶液中的一种或二至三种的任意比例混合；中和用酸为盐酸、氯酸、甲酸、醋酸中的一种或者或二至四种的任意比例混合。

实施例1：

本实施例中具有高效分散稳定性能的聚乙烯醇分散剂的制备方法，包括如下步骤：

1、预处理

将质量浓度20％的聚醋酸乙烯甲醇溶液加入醇解反应釜中，升温至20℃，加入质量浓度10％的除杂剂溶液，于5Hz搅拌频率下搅拌10min；

其中聚醋酸乙烯的聚合度为1300；

所述除杂剂为过氧化氢。

聚醋酸乙烯甲醇溶液与除杂剂溶液的质量比为1：0.0001。

2、一次醇解

醇解反应釜温度保持不变，搅拌频率提高5Hz，然后向醇解反应釜中滴加2g/L的氢氧化钠溶液，滴加时间为10分钟，滴加完成后搅拌反应30min；聚醋酸乙烯甲醇溶液与氢氧化钠溶液的质量比为1：0.01。

3、二次醇解

醇解反应釜温度升高1℃，搅拌频率保持不变，然后向醇解反应釜中滴加2g/L的氢氧化钠溶液，滴加时间为1分钟，滴加完成后搅拌反应20min；

聚醋酸乙烯甲醇溶液与氢氧化钠溶液的质量比为1：0.001。

4、中和

当醇解反应釜搅拌电流开始上升时，将搅拌频率提高5Hz，从醇解反应釜搅拌电流达到最高值时计时，在5min后将25wt％的醋酸滴加至醇解反应釜内，滴加时间控制在1min。

聚醋酸乙烯甲醇溶液与醋酸的质量比为1：0.0002。

5、熟成

自酸加完开始计时，在10min后将醇解反应釜温度升高5℃，升温速率为0.1℃/min，温度升至设定值后保温0.5小时，即得具有高效分散稳定性能的聚乙烯醇分散剂。

经检测，本实施例制得的聚乙烯醇分散剂其醇解度为60mol％，粘度为15mPas，质量分数为5％聚乙烯醇水溶液浊点温度为5℃，，质量分数为0.1％的聚乙烯醇水溶液表面张力为20mN/m。

实施例2：

1、预处理

将质量浓度30％的聚醋酸乙烯甲醇溶液加入醇解反应釜中，升温至30℃，加入质量浓度20％的除杂剂溶液，于10Hz搅拌频率下搅拌30min；

所述聚醋酸乙烯的聚合度为1700；

所述除杂剂为次氯酸钠。

聚醋酸乙烯甲醇溶液与除杂剂溶液的质量比为1：0.0005。

2、一次醇解

醇解反应釜温度保持不变，搅拌频率提高10Hz，然后向醇解反应釜中滴加15g/L的氢氧化钠溶液，滴加时间为30分钟，滴加完成后搅拌反应60min；聚醋酸乙烯甲醇溶液与氢氧化钠溶液的质量比为1：0.05。

3、二次醇解

醇解反应釜温度升高5℃，搅拌频率保持不变，然后向醇解反应釜中滴加15g/L的氢氧化钠溶液，滴加时间为5分钟，滴加完成后搅拌反应40min；

聚醋酸乙烯甲醇溶液与氢氧化钠溶液的质量比为1：0.005。

4、中和

当醇解反应釜搅拌电流开始上升时，将搅拌频率提高9Hz，从醇解反应釜搅拌电流达到最高值时计时，在20min后将15wt％的醋酸滴加至醇解反应釜内，滴加时间控制在10min。

聚醋酸乙烯甲醇溶液与醋酸的质量比为1：0.0006。

5、熟成

自酸加完开始计时，在30min后将醇解反应釜温度升高15℃，升温速率为0.5℃/min，温度升至设定值后保温1小时，即得具有高效分散稳定性能的聚乙烯醇分散剂。

经检测，本实施例制得的聚乙烯醇分散剂其醇解度为70mol％，粘度为25mPas，质量分数为5％聚乙烯醇水溶液浊点温度为5℃，，质量分数为0.1％的聚乙烯醇水溶液表面张力为5mN/m。