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造纸业主要用硬质碳酸钙作为纸张的涂料。碳酸钙容易聚集沉淀,因此必须加入分散剂,改善涂料的黏度、流变性、涂层等使用性能。早期开发的高分子分散剂多为单体的均聚物,降黏效果虽好,但碳酸钙粒子仍然容易沉淀,分散稳定性差。根据分子设计理论,多种锚固基团的共聚物分散剂往往具有良好的分散效果,因此研究开发多种单体的共聚物分散剂产品具有深远的意义。 本论文在综合相关文献的基础上,采用多种常用的聚合单体合成了不同的分散剂,通过测试和比较分散剂产物的单体转化率、降黏分散性及分散稳定性,选取了制备分散剂的最佳预聚单体。最终选择以甲基丙烯酸(MAA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸-B-羟乙酯(HEMA)以及马来酸酐(MA)作为制备浆钙分散剂的共聚单体,选择衣康酸(IA)作为分子量调节剂,过硫酸铵为引发剂,次亚磷酸钠为链转移剂合成四元共聚分散剂。通过正交试验确定了较佳的反应条件:IA用量为4%、引发剂的浓度为12%。反应温度为75℃、链转移剂用量为5%,单体浓度为35%,反应单体的配比为MAA:AMPS:HEMA:MA=4:1:1:1。利用红外光谱(IR)对聚合产物结构进行了表征,表明产物MAA/AMPS/HEMA/MA的共聚产物。 为提高分散剂的分散稳定性,将合成的高分子分散剂P(MAA/AMPS/HEMA/MA)与多种有机小分子分散剂进行复配,结果表明与硬脂酸钠复配的协同作用最明显,复配质量配比为1:0.3,应用于浆钙体系中体系黏度从894mPa.s下降到96mPa.s,沉降体积从1.6mL减小到1.1mL。 为了更好的分析分散剂对碳酸钙在水中分散的机理,测试了pH值对分散剂在碳酸钙表面的吸附量和分散体系ζ电位的影响。通过实验发现,分散剂可吸附在碳酸钙表面,吸附量随着分散剂溶液浓度的增大而增大,当浓度大于2g/L时,分散剂在碳酸钙表面的吸附达到饱和;pH对吸附量有一定影响,pH越大,吸附量越小。碳酸钙颗粒表面吸附分散剂后,在吸附未饱和之前,ζ电位的绝对值随着分散剂用量的增大而增大;达到饱和吸附后,随着分散剂用量的增大,ζ电位的绝对值先不变后减小。分散剂在碳酸钙表面的吸附是一个自发过程,吸附是比较稳定的。