聚合物分散剂一些专业知识

1.聚合物助剂哪些

聚合过程中加入的辅助物质,如引发剂、催化剂、乳化剂、分散剂、分子量调节剂和终止剂等。

其功能有引发聚合反应、改善聚合速度、调节体系粘度、控制支化反应和控制分子量、改进聚合物性能等多方面。单体贮存过程中为防止单体聚合而加入的阻聚剂也是聚合助剂。

易分解成自由基、用于引发烯类或二烯类单体聚合的物质。主要有偶氮化合物和过氧化物,以及氧化-还原引发体系。

选用引发剂时,除考虑安全、毒性、对聚合物着色等外,最主要的是活性问题。引发剂的活性常以半衰期表示。

所谓半衰期是指在某一温度下,引发剂分解至起始浓度一半所需的时间,以小时为单位。半衰期愈短,则活性愈高。

要求选择半衰期适当的引发剂,以保证一定的聚合速度。单体性质不同,聚合温度也不同,常用的引发剂都只能在一定的温度范围使用。

乳液聚合用的重要助剂,属表面活性剂类,有阳离子型和非离子型和阴离子型乳化剂。乳化剂的作用是降低表面张力、形成胶束以增溶单体,使聚合物乳液稳定。

亲水亲油平衡值(HLB值)、临界胶束浓度(CMC值)、三相平衡点是选择乳化剂的重要指标。悬浮聚合所用的助剂,起防止聚合物粒子相互粘结的作用。

可分为无机粉末和水溶性有机高分子两大类。无机分散剂有钙、镁、钡的碳酸盐、磷酸盐或氢氧化物,主要起机械隔离作用,比较容易用酸洗去,故常用于制聚苯乙烯类透明聚合物。

有机分散剂包括明胶、海藻胶、蛋白等天然高分子,甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等纤维素衍生物,部分醇解的聚乙烯醇,马来酸酐与苯乙烯或醋酸乙烯的共聚物的钠盐,聚丙烯酸盐等合成聚合物或共聚物。它们吸附在液滴表面,形成保护膜,同时增加介质粘度,防止两液滴粘结。

分散剂的种类和用量对聚合物颗粒粒径和形态有很大的影响。例如氯乙烯进行悬浮聚合时用聚乙烯醇或纤维素衍生物作分散剂可制得疏松型聚氯乙烯,用明胶为分散剂制得紧密型树脂。

控制聚合物分子量的物质,实质上是链转移剂。链转移常数和分子量调节剂用量是控制分子量的重要因素,最好选用常数近于 1的分子量调节剂。

自由基聚合中常用的分子量调节剂为硫醇,如十二硫醇、乙硫醇等,配位聚合常用氢气。阻止单体聚合的物质。

单体贮运时常加有阻聚剂,聚合前需先行脱除,以免产生过长的诱导期。阻聚剂种类有多元酚、醌类、亚硝基和硝基化合物、芳胺、有机硫化物和元素硫等,稳定自由基也可作阻聚剂,氧也起阻聚作用。

各类阻聚剂对不同单体的阻聚效果不一,除参考阻聚常数外,通常对带有给电子取代基的单体如苯乙烯、醋酸乙烯,优先选用醌类、芳族硝基化物、变价金属盐等亲电阻聚剂,对带有吸电子取代基的单体如丙烯腈、丙烯酸及其酯类,优先选用酚类、胺类等阻聚剂。聚合结束前加入的使聚合终止的物质,以防聚合物质量变异。

实质上是高效阻聚剂,如生产丁苯橡胶时用的二甲基二硫代氨基甲酸钠,生产聚氯乙烯时用的双酚A等。离子聚合常以水、醇或酸作终止剂。

聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂,由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。引起聚氯化铝形态多变的基本成分是OH离子,衡量聚合氯化铝中OH离子的指标叫盐基度(Basicity,缩写为B),通常将盐基度定义为聚氯化铝分子中OH与Al的当量百分比(〔OH〕/〔Al〕*100(%))。

聚合氯化铝的盐基度是聚铝中相对重要的指标,特别是针对饮用水级别的聚铝产品,这项标准是乐邦聚铝产线控制生产的重要指标之一。目前乐邦的盐基度控制在40%-120%之间。

盐基度越低,其价格越高,各采购商可以根据厂子的实际情况来操作。另外不同原材料,不同工艺生产处理的聚合氯化铝产品的盐基度也是不同,这就需要厂家来进行调整。

提高聚氯化铝产品的盐基度,可大幅提高生产和使用的经济效益。盐基度从65%提高到92%,生产原料成本可降低20%,使用成本可降低40%。

2.聚合物助剂哪些

聚合过程中加入的辅助物质,如引发剂、催化剂、乳化剂、分散剂、分子量调节剂和终止剂等。其功能有引发聚合反应、改善聚合速度、调节体系粘度、控制支化反应和控制分子量、改进聚合物性能等多方面。单体贮存过程中为防止单体聚合而加入的阻聚剂也是聚合助剂。

易分解成自由基、用于引发烯类或二烯类单体聚合的物质。主要有偶氮化合物和过氧化物,以及氧化-还原引发体系。选用引发剂时,除考虑安全、毒性、对聚合物着色等外,最主要的是活性问题。引发剂的活性常以半衰期表示。所谓半衰期是指在某一温度下,引发剂分解至起始浓度一半所需的时间,以小时为单位。半衰期愈短,则活性愈高。要求选择半衰期适当的引发剂,以保证一定的聚合速度。单体性质不同,聚合温度也不同,常用的引发剂都只能在一定的温度范围使用。

乳液聚合用的重要助剂,属表面活性剂类,有阳离子型和非离子型和阴离子型乳化剂。乳化剂的作用是降低表面张力、形成胶束以增溶单体,使聚合物乳液稳定。亲水亲油平衡值(HLB值)、临界胶束浓度(CMC值)、三相平衡点是选择乳化剂的重要指标。

悬浮聚合所用的助剂,起防止聚合物粒子相互粘结的作用。可分为无机粉末和水溶性有机高分子两大类。无机分散剂有钙、镁、钡的碳酸盐、磷酸盐或氢氧化物,主要起机械隔离作用,比较容易用酸洗去,故常用于制聚苯乙烯类透明聚合物。有机分散剂包括明胶、海藻胶、蛋白等天然高分子,甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等纤维素衍生物,部分醇解的聚乙烯醇,马来酸酐与苯乙烯或醋酸乙烯的共聚物的钠盐,聚丙烯酸盐等合成聚合物或共聚物。它们吸附在液滴表面,形成保护膜,同时增加介质粘度,防止两液滴粘结。分散剂的种类和用量对聚合物颗粒粒径和形态有很大的影响。例如氯乙烯进行悬浮聚合时用聚乙烯醇或纤维素衍生物作分散剂可制得疏松型聚氯乙烯,用明胶为分散剂制得紧密型树脂。

控制聚合物分子量的物质,实质上是链转移剂。链转移常数和分子量调节剂用量是控制分子量的重要因素,最好选用常数近于 1的分子量调节剂。自由基聚合中常用的分子量调节剂为硫醇,如十二硫醇、乙硫醇等,配位聚合常用氢气。

阻止单体聚合的物质。单体贮运时常加有阻聚剂,聚合前需先行脱除,以免产生过长的诱导期。阻聚剂种类有多元酚、醌类、亚硝基和硝基化合物、芳胺、有机硫化物和元素硫等,稳定自由基也可作阻聚剂,氧也起阻聚作用。各类阻聚剂对不同单体的阻聚效果不一,除参考阻聚常数外,通常对带有给电子取代基的单体如苯乙烯、醋酸乙烯,优先选用醌类、芳族硝基化物、变价金属盐等亲电阻聚剂,对带有吸电子取代基的单体如丙烯腈、丙烯酸及其酯类,优先选用酚类、胺类等阻聚剂。

聚合结束前加入的使聚合终止的物质,以防聚合物质量变异。实质上是高效阻聚剂,如生产丁苯橡胶时用的二甲基二硫代氨基甲酸钠,生产聚氯乙烯时用的双酚A等。离子聚合常以水、醇或酸作终止剂。

聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂,由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。

引起聚氯化铝形态多变的基本成分是OH离子,衡量聚合氯化铝中OH离子的指标叫盐基度(Basicity,缩写为B),通常将盐基度定义为聚氯化铝分子中OH与Al的当量百分比(〔OH〕/〔Al〕*100(%))。

聚合氯化铝的盐基度是聚铝中相对重要的指标,特别是针对饮用水级别的聚铝产品,这项标准是乐邦聚铝产线控制生产的重要指标之一。目前乐邦的盐基度控制在40%-120%之间。盐基度越低,其价格越高,各采购商可以根据厂子的实际情况来操作。另外不同原材料,不同工艺生产处理的聚合氯化铝产品的盐基度也是不同,这就需要厂家来进行调整。提高聚氯化铝产品的盐基度,可大幅提高生产和使用的经济效益。盐基度从65%提高到92%,生产原料成本可降低20%,使用成本可降低40%。

3.分散剂有哪几种

分散剂的7种类型

分散剂又称湿润分散剂,它除具有湿润作用外,其活性基团一端能吸附在粉碎成细小微粒的颜料表面,另一端溶剂化进入漆基形成吸附层(吸附基越多,链节越长,吸附层越厚),产生电荷斥力(水性涂料)或熵斥力(溶剂型涂料),使颜料粒子长期分散悬浮于漆基中,避免再次絮凝,因而保证制成的色漆体系的贮存稳定。

分散剂有很多种,初步估算,现存世界上有1000多种物质具有分散作用。现按其结构来区分,可分为以下7种类型。

阴离子型润湿分散剂

大部分是由非极性带负电荷的亲油的碳氢链部分和极性的亲水的基团构成。2种基团分别处在分子的两端,形成不对称的亲水亲油分子结构。它的品种有:油酸钠c17h33coona、羧酸盐、硫酸酯盐(r—o—so3na)、磺酸盐(r—so3na)等。阴离子分散剂相容性好,被广泛应用于水性涂料及油墨中。多元羧酸聚合物等也可应用于溶剂型涂料,并作为受控絮凝型分散剂广泛使用。

阳离子型润湿分散剂

非极性基带正电荷的化合物,主要有胺盐、季胺盐、吡啶鎓盐等。阳离子表面活性剂吸附力强,对炭黑、各种氧化铁、有机颜料类分散效果较好,但要注意其与基料中羧基起化学反应,还要注意不要与阴离子分散剂同时使用。

非离子型润湿分散剂

在水中不电离、不带电荷,在颜料表面吸附比较弱,主要在水系涂料中使用。主要分为乙二醇性和多元醇型,降低表面张力和提高润湿性。与阴离子型分散剂配合使用作为润湿剂或乳化剂,广泛应用于水性色浆、水性涂料及油墨中。

两性型润湿分散剂

是由阴离子和阳离子所组成的化合物。典型应用的是磷酸酯盐型的高分子聚合物。这类聚合物酸值较高,可能会影响层间附着力。

电中性型润湿分散剂

分子中阴离子和阳离子有机基团的大小基本相等,整个分子呈现中性,但却具有极性。如油氨基油酸酯c18h35nh3oocc17h33等均属于这种类型,在涂料中应用相当广泛。

高分子型超分散剂

高分子型分散剂最为常用,稳定性也最佳。高分子型分散剂也分为多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型分散剂、丙烯酸酯高分子型分散剂、聚氨酯或聚酯型高分子分散剂等,由于它们的锚定基团一头与树脂缠绕吸附,另一头又与颜料粒子包附,因此贮存稳定性是比较好的。

受控自由基型超分散剂

采用最新的受控自由基聚合技术(cfpp),可以使分散剂的结构更为规整。常用的方法有:gtp、atrp(原子转移自由基聚合)、raft(可逆加成断裂链转移可控自由基聚合,包括c-raft及s-raft等)、nmp、sfrp(稳定自由基聚合)、tempo等。通过采用受控自由基聚合技术,可以使分散剂的相对分子质量分布更为集中,锚定基团也更为集中,效率更高。

4.分散剂的基本原理

分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。

可均一分散那些难于溶解于液体的无机,有机颜料的固体颗粒,同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚,形成安定悬浮液所需的药剂。1.作用机理1.吸附于固体颗粒的表面,使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。

2.高分子型的分散剂,在固体颗粒的表面形成吸附层,使固体颗粒表面的电荷增加,提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力。3.使固体粒子表面形成双分子层结构,外层分散剂极性端与水有较强亲合力,增加了固体粒子被水润湿的程度.固体颗粒之间因静电斥力而远离4.使体系均匀,悬浮性能增加,不沉淀,使整个体系物化性质一样以上所述,使用分散剂能安定地分散液体中的固体颗粒。

2.分散剂的基本原理:在我们涂料生产过程中,颜料分散是一个很主要的生产环节,它直接关系到涂料的储存,施工,外观以及漆膜的性能等,所以合理地选择分散剂就是一个很重要的生产环节。但涂料浆体分散的好坏不光和分散剂有关系,和涂料配方的制定以及原料的选择都有关系。

分散剂顾名思议,就是把各种粉体合理地分散在溶剂(或分散夜)中,通过一定的电荷排斥原理或高分子位阻效应,使各种粉体很稳定地悬浮在溶剂(或分散液)中。(1) 双电层的原理。

水性涂料使用的分散剂必须水溶,它们被选择地吸附到粉体与水的界面上。目前常用的是阴离子型,它们在水中电离形成阴离子,并具有一定的表面活性,被粉体表面吸附。

粉状粒子表面吸附分散剂后形成双电层,阴离子被粒子表面紧密吸附,被称为表面离子。在介质中带相反电荷的离子称为反离子。

它们被表面离子通过静电吸附,反离子中的一部分与粒子及表面离子结合的比较紧密,它们称束缚反离子。它们在介质成为运动整体,带有负电荷,另一部分反离子则包围在周围,它们称为自由反离子,形成扩散层。

这样在表面离子和反离子之间就形成双电层。动电电位:微粒所带负电与扩散层所带正电形成双电层,称动电电位 。

热力电位:所有阴离子与阳离子之间形成的双电层,相应的电位.起分散作用的是动电电位而不是热力电位,动电电位电荷不均衡,有电荷排斥现象,而热力电位属于电荷平衡现象。如果介质中增大反离子的浓度,而扩散层中的自由反离子会由于静电斥力被迫进入束缚反离子层,这样双电层被压缩,动电电位下降,当全部自由反离子变为束缚反离子后,动电电位为零,称之为等电点。

没有电荷排斥,体系没有稳定性发生絮凝。(2) 位阻效应:高分子吸附层有一定的厚度,可以有效地阻挡粒子的相互吸附,主要是依靠高分子的溶剂化层,当粉体表面吸附层达8-9nm时,它们之间的排斥力可以保护粒子不致絮凝。

所以高分子分散剂比普通表面活性剂好。

5.高分子分散剂PEG的分子量及用途

PEG是聚合物,一般没有固定的分子量。但历史上聚乙二醇(PEG)往往是指分子质量低于20,000 g/mol的低聚物和聚合物,PEO是指分子量超过20,000的聚合物,POE则可指任何分子质量的聚合物。

本系列产品无毒、无刺激性,具有良好的水溶性,并与许多有机物组份有良好的相溶性。它们具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等,在化妆品、制药、化纤、橡胶、塑料、造纸、油漆、电镀、农药、金属加工 生物工程及食品加工等行业中均有着极为广泛的应用。

药用聚乙二醇(PEG)作针剂,药用聚乙二醇(PEG)作毫微球剂,药用聚乙二醇(PEG)用作栓剂基质,药用聚乙二醇(PEG)用作软膏基质,药用聚乙二醇(PEG)用作片剂和薄膜衣,药用聚乙二醇(PEG)用作滴丸剂基质,药用聚乙二醇(PEG)作滴眼剂与注射剂,药用聚乙二醇(PEG)用作化妆品行业。

工业级的聚乙二醇性能和应用如下:

1 、聚乙二醇系列产品可用于药剂。相对分子量较低的聚乙二醇可用作溶剂、助溶剂、o/w 型乳化剂和稳定剂,用于制作水泥悬剂、乳剂、注射剂等,也用作水溶性软膏基质和栓剂基质,相对分子量高的固体蜡状聚乙二醇常用于增加低分子量液体 PEG 的粘度和成固性,以及外偿其他药物;对于水中不易溶解的药物,本品可作固体分散剂的载体,以达到固体分散目的, PEG4000 、PEG6000 是良好的包衣材料,亲水抛光材料、膜材和囊材、增塑剂、润滑剂和滴丸基质,用于制备片剂、丸剂、胶囊剂、微囊剂等。

2 、PEG4000 、PEG6000 在医药工业中作为赋形剂,用作栓剂、膏剂的制备;造纸工业中用作涂饰剂,增加纸张的光泽和平滑性;在橡胶工业中作为添加剂,增加橡胶制品的润滑性和塑性,减少加工过程中的动力消耗,延长橡胶制品的使用寿命。

3 、聚乙二醇系列产品可作为酯型表面活性剂的原料。

4 、PEG-200 可作为有机合成的介质及有较高要求的热载体,在日用化学工业中用作保湿剂、无机盐增溶剂、粘度调节剂;在纺织工业中用作柔软剂、抗静电剂;在造纸与农药工业中用作润湿剂。

5 、PEG-400 、PEG-600 、PEG-800 用作医药及化妆品的基质,橡胶工业与纺织工业的润滑剂和润湿剂。 PEG-600 在金属工业中加于电解液可增强研磨效果,增强金属表面的光泽。

6 、PEG-1000 、PEG-1500 在医药、纺织、化妆品工业中用作基质或润滑剂、柔软剂;在涂料工业中用作分散剂,改进树脂的水分散性、柔韧性,用量为 10-30% ;油墨中可提高染料的溶解能力,降低其挥发性,在蜡纸和印台油墨中尤其适用,也可在圆珠笔油墨中作调节油墨粘稠度用;在橡胶工业中作分散剂,促进硫化作用,用作炭黑充填料的分散剂。

7 、PEG-2000 、PEG-3000 用作金属加工铸模剂,金属拉丝、冲压或成型的润滑剂及切削液,研磨冷却润滑抛光剂、焊接剂等;在造纸工业中用作润滑剂等,也用作热熔粘合剂,以增加快速的再润湿能力。

8 、PEG-4000 、PEG-6000 在医药、化妆品工业生产中用作基质,起调节粘度、熔点的作用;在橡胶、金属加工工业中用作润滑剂、冷却剂,在农药、颜料工业生产中用作分散剂、乳化剂;在纺织工业中用作抗静电剂、润滑剂等。

9 、PEG8000 在医药、化妆品工业生产中用作基质,起调节粘度、熔点的作用;在橡胶、金属加工工业中用作润滑剂、冷却剂,在农药、颜料工业生产中用作分散剂、乳化剂;在纺织工业中用作抗静电剂、润滑剂等。

10、PEG20000在合成锂电池正极材料磷酸铁锂中作碳源对磷酸铁锂进行碳包覆以改善材料的电子导电率。

6.有哪7种常见的涂料用颜料分散剂

阴离子型润湿分散剂 大部分是由非极性带负电荷的亲油的碳氢链部分和极性的亲水的基团构成。

2种基团分别处在分子的两端,形成不对称的亲水亲油分子结构。它的品种有:油酸钠C17H33COONa、羧酸盐、硫酸酯盐(R—O—SO3Na)、磺酸盐(R—SO3Na)等。

阴离子分散剂相容性好,被广泛应用于水性涂料及油墨中。多元羧酸聚合物等也可应用于溶剂型涂料,并作为受控絮凝型分散剂广泛使用。

阳离子型润湿分散剂 是非极性基带正电荷的化合物,主要有胺盐、季胺盐、吡啶鎓盐等。阳离子表面活性剂吸附力强,对炭黑、各种氧化铁、有机颜料类分散效果较好,但要注意其与基料中羧基起化学反应,还要注意不要与阴离子分散剂同时使用。

非离子型润湿分散剂 在水中不电离、不带电荷,在颜料表面吸附比较弱,主要在水系涂料中使用。主要分为乙二醇性和多元醇型,降低表面张力和提高润湿性。

与阴离子型分散剂配合使用作为润湿剂或乳化剂,广泛应用于水性色浆、水性涂料及油墨中。 两性型润湿分散剂 是由阴离子和阳离子所组成的化合物。

典型应用的是磷酸酯盐型的高分子聚合物。这类聚合物酸值较高,可能会影响层间附着力。

电中性型润湿分散剂 分子中阴离子和阳离子有机基团的大小基本相等,整个分子呈现中性,但却具有极性。如油氨基油酸酯C18H35NH3OOCC17H33等均属于这种类型,在涂料中应用相当广泛。

高分子型超分散剂 高分子型分散剂最为常用,稳定性也最佳。高分子型分散剂也分为多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型分散剂、丙烯酸酯高分子型分散剂、聚氨酯或聚酯型高分子分散剂等,由于它们的锚定基团一头与树脂缠绕吸附,另一头又与颜料粒子包附,因此贮存稳定性是比较好的。

受控自由基型超分散剂 采用最新的受控自由基聚合技术(CFPP),可以使分散剂的结构更为规整。常用的方法有:GTP、ATRP(原子转移自由基聚合)、RAFT(可逆加成断裂链转移可控自由基聚合,包括C-RAFT及S-RAFT等)、NMP、SFRP(稳定自由基聚合)、TEMPO等。

通过采用受控自由基聚合技术,可以使分散剂的相对分子质量分布更为集中,锚定基团也更为集中,效率更高。

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