高分子分散剂

2023, 17(1):9-23. DOI: 10.20038/j.cnki.mra.2023.000102

[摘要](376) [HTML](84) [PDF 3.36 M](3723)

摘要:
分散剂可以通过初级粒子的解絮凝来增加粒子在液体介质中的悬浮液的稳定性，具有能稳定和改善有机或无机材料的分散性能，广泛应用于食品、石油化工、生物医药等领域中。分散剂是一种既包含亲水又包含疏水结构的两亲性聚合物，其通过电荷排斥原理或聚合物空间位阻效应使固体或液体在不相容介质中稳定分散，确保分子中的亲水基和疏水基团充分发挥作用。当针对不同的应用领域进行高性能分散剂设计时，分子结构的设计尤为重要，其不仅影响颗粒表面的吸附，而且影响作用对象的分散稳定性。因此，大量的研究工作致力于开发新型化学结构的分散剂材料，最大化的稳定目标疏水颗粒的分散性能。通过对不同分子结构的分散剂研究的最新进展总结，归纳了不同分子结构的分散剂特点、机理及作用的对象，同时对分散剂的发展趋势进行了展望。

2 多壁碳纳米管分散剂的制备及分散性能研究

张恒通，黄小华，张钰霖，董永路，林树东

2023, 17(1):24-36. DOI: 10.20038/j.cnki.mra.2023.000103

[摘要](285) [HTML](50) [PDF 4.91 M](1099)

摘要:
由于碳纳米管（CNTs）自身较大的比表面积及碳管间强的作用力，使其在溶剂中不易分散，因此应用前需要进行分散处理，使其能够满足更多应用的需求。利用在淀粉上接枝丙烯酸（AA）或苯乙烯（St），分别制备了淀粉接枝丙烯酸聚合物（SAa）、苯乙烯聚合物（SSty）、丙烯酸-苯乙烯聚合物（SSA）新型分散剂，并研究在水中对多壁碳纳米管（MWCNTs）的分散性。结果表明：改性淀粉的分子量（M_w）由4.25×10⁵减小到3.92×10⁵、分子量分布系数（M_w/M_n）由3.01减小到了2.88，分子量分布较窄，聚合物的结构更加稳定；改性淀粉颗粒溶胀崩解，原有形貌发生改变，晶型受到破坏，尺寸变小更有利于分散；此外，对于0.10 g?L^-1的MWCNTs，使用SSA的MWCNTs分散效果最好，SSA分散MWCNTs 在20 d时的沉降率为30.6%。通过机理研究发现，SSA利用结构中接枝聚合的苯环与MWCNTs的p―p非共价键吸附在MWCNTs表面，通过静电斥力和空间位阻效应的协同作用对MWCNTs进行分散，因而SSA比SAa和SSty更能有效地降低水中MWCNTs的聚集趋势。

3 MWCNTs-PVA复合材料的制备及性能研究

张恒通，董永路，黄小华，张钰霖，林树东

2023, 17(1):37-45. DOI: 10.20038/j.cnki.mra.2023.000104

[摘要](137) [HTML](54) [PDF 2.08 M](927)

摘要:
聚乙烯醇（PVA）是一种可降解高分子材料，具有生物相容性和亲水性等优良特点，在涂料、纳米纤维、纺织、浆料、粘合剂及复合材料中具有非常广泛的应用。为了改善PVA的力学性能和耐热稳定性，利用淀粉基分散剂处理的具有较大长径比的多壁碳纳米管（MWCNTs）制备了MWCNTs-PVA复合材料，并对其力学性能和热稳定性进行了测试。结果表明：当优化后的MWCNTs的添加量（质量分数）为0.50%时，MWCNTs-PVA复合材料具有较好的拉伸强度，最高可以达到129.2 MPa，与未加MWCNTs的PVA材料相比，其拉伸强度提高了33%、断裂伸长率为276%、热分解温度向更高温方向右移；当MWCNTs添加量为1%时，MWCNTs-PVA复合材料第二阶段的分解温度由288.5 ℃提高到295.3 ℃，第三阶段的分解温度由422.1 ℃提高到427.1 ℃，表明MWCNTs的加入有助于增强复合材料的热稳定性。因而，使用优化的MWCNTs制备新型复合材料，可以显著提高MWCNTs力学性能和热稳定性。

4 建筑涂料用极性基团改性聚醚型分散剂的性能研究

罗智明，张恒通，林森安，蔡剑育，林树东

2023, 17(1):46-52. DOI: 10.20038/j.cnki.mra.2023.000105

[摘要](81) [HTML](40) [PDF 1.27 M](543)

摘要:
以烯丙基聚氧乙烯醚（APEG-2400）、苯乙烯磺酸钠（SSS）、丙烯酸（AA）为原料，按不同比例聚合得到系列多元共聚分散剂，以此研究醚基、磺酸基、羧基这3类极性基团对分散剂性能的影响。通过红外光谱、凝胶渗透色谱仪和表面张力仪分别对聚合物的官能团、相对分子质量及其分布、表面张力等进行了表征，并探讨了不同官能团及组成比例对水性涂料用粉体的分散效果、涂料细度、粘度、热储稳定性、耐洗刷等应用的影响。结果表明，三元共聚体系下以及数均分子量在4000左右所得分散剂具有更低的表面张力（18.2 mN?m^-1），对应制得的涂料具有更佳的细度（15 μm）、更好的热储稳定性（粘度变化值为3.2 cps），以及理想的耐水刷性（450—500次）。

5 三元聚羧酸分散剂的合成及其在建筑涂料中的应用

罗智明，张钰霖，张恒通，洪量，胡继文，林树东

2023, 17(1):53-60. DOI: 10.20038/j.cnki.mra.2023.000106

[摘要](113) [HTML](41) [PDF 1.33 M](397)

摘要:
建筑水性涂料分散剂在分散效率和耐水性能上存在矛盾。以烯烃类单体烯丙基聚氧乙烯醚（APEG-2400）、甲基丙烯酸（MAA）、苯乙烯磺酸钠（SSS）或烯丙基磺酸钠（SAS）及分子量调节剂异丙醇（IPA）为原料，过硫酸铵（APS）做引发剂，按不同比例聚合得到新型系列的水性涂料用三元聚羧酸分散剂。同时，研究磺酸单体在不同种类、比例下对分散剂的分散性和耐水性的影响，并得到该体系下较优的配比。合成分散剂的结构采用FT-IR和¹H NMR进行表征，相对分子质量及其分布、表面张力等则分别采用凝胶渗透色谱仪和表面张力仪进行表征。探讨不同磺酸基团的组成、比例及整体分子量对粉料的分散性能和涂料应用性能的影响。结果表明：烯丙基聚氧乙烯醚-甲基丙烯酸-苯乙烯磺酸钠三元体系下（n（APEG-2400）∶n（MAA）∶n（SSS）∶n（IPA）∶n（APS）=1∶4∶10∶1∶1.05），在75 ℃下滴加反应150 min，所得样品分散效果较佳；数均分子量在18 000左右的所得分散剂具有相对适中的表面张力（23.9 mN?m^-1），对应所得的涂料具有更好的热储稳定性和耐水刷性（大于1500次）。

6 支化型氟素消泡剂的合成及应用研究

毛霄庆，翁义湖，李滨，张恒通，牛松，林树东

2023, 17(1):61-66. DOI: 10.20038/j.cnki.mra.2023.000107

[摘要](73) [HTML](31) [PDF 1.09 M](406)

摘要:
消泡剂被广泛应用于环保水性涂料中，起到提高涂膜的美观性、封闭性、保护性和耐久性等作用。以季戊四醇三烯丙基醚（APE）、双烯丙基封端聚醚和过量的端含氢硅油为原料，制备了分子末端含硅氢键的支化型结构前驱体。以活性烯丙醇聚醚（APEG-200）和含氟单体（全氟辛基乙烯）为封端剂，与前驱体进行硅氢加成反应，最终制备分子末端含有氟元素的新型消泡剂，将其与传统有机硅消泡剂进行应用对比测试。结果表明，将制备的支化型氟素消泡剂应用于水性木器涂料中，其较传统有机硅消泡剂具有优越的综合性能。