用丙烯酸/丙烯醯胺接枝魔芋粉製備塗料印花增稠劑的製作方法

2023-05-27 15:28:11

專利名稱：用丙烯酸/丙烯醯胺接枝魔芋粉製備塗料印花增稠劑的製作方法
技術領域：
本發明屬於用丙烯酸/丙烯醯胺接枝魔芋粉製備塗料印花增稠劑的方法。
背景技術：
塗料印花增稠劑是紡織物塗料印花工藝中用以增加色漿稠厚度，改善印花效果的一種重要助劑，它對印花質量起著舉足輕重的作用，因而備受研究者青睞。傳統增稠劑一般採用聚丙烯酸類合成增稠劑，但這類增稠劑普遍存在增稠能力不高、耐電解質性能差、不易降解和成本較高等問題。隨著人們環保意識的增強以及可持續發展理念的深入，人們對天然高分子增稠劑的研究逐漸重視。
魔芋是一種不可多得的資源，由它改性得到的增稠劑具有汙染少，可降解，成本低等特點。魔芋系天南星科魔芋屬植物，魔芋粉的主要成分是D-葡萄糖和D-甘露糖約按2∶3的比例以β-1，4糖苷鍵連接而成的葡甘聚糖。魔芋粉的保水性很好，是一種天然增稠劑。但由於葡甘聚糖分子量較大(10～15萬)，水溶性及流變性較差，特別是水溶膠不穩定很容易坍塌，使其在工業上的應用受到限制，因而有必要對其進行化學改性。接枝改性是一種較好的方法，傳統的方法主要有三方面的問題一是採用的接枝單體僅限於丙烯醯胺、丙烯腈、丙烯酸等單一單體，改性效果有局限；二是沒有加入適當的交聯劑，對增稠劑的穩定性提高不大；三是所採用的引發劑一般為Ce4+鹽，價格昂貴，不利於工業上大規模生產。

發明內容
本發明的目的是提供一種用丙烯酸/丙烯醯胺接枝魔芋粉製備塗料印花增稠劑的方法。該方法用魔芋粉為接枝基體，丙烯酸與丙烯醯胺共同作為接枝單體，同時加入少量多官能團的交聯劑，採用高錳酸鉀/硫脲、過硫酸鉀/硫脲、高錳酸鉀等廉價的引發劑，在水溶液中接枝共聚，最終得到水溶性、流變性及穩定性好，耐電解質且能夠自然降解的塗料印花增稠劑。
本發明中，採用魔芋粉為接枝基體，主要利用其易降解，且天然具有保水性，可用於增稠劑。
本發明中，同時採用水溶性好的丙烯酸/丙烯醯胺為接枝單體，由於丙烯酸中的羧基與丙烯醯胺中的醯胺基的協同作用，可以最大限度地改善增稠劑的水溶性，並且利用醯胺基的非離子效應可以提高增稠劑的耐電解質性能。
本發明中，採用多管能團交聯劑如N，N-二亞甲基雙丙烯醯胺、N，N-二亞乙基雙丙烯醯胺、丙三醇，可以使聚合物形成三維網絡，增強增稠劑的保水性及穩定性。
本發明中，採用高錳酸鉀/硫脲、過硫酸鉀/硫脲、高錳酸鉀等廉價的引發劑，可以降低製備成本，便於工業化生產。
本發明中，接枝反應採用水作溶劑代替有機溶劑，具有成本低的特點。
本發明的合成步驟如下將15g魔芋粉放入裝有攪拌器、帶通氣管的冷凝器、溫度計及恆壓滴液漏鬥的反應器中，加入100mL的蒸餾水，在40℃左右攪拌30min，冷至室溫，加入接枝單體丙烯酸/丙烯醯胺(二者的物質的量之比為1.5∶1.0～4.0∶1.0)，使其濃度為1.5～3.0mol/L，交聯劑0.1～0.5％(對魔芋粉的質量比)，所交聯劑有N，N-二亞甲基雙丙烯醯胺，N，N-二亞乙基雙丙烯醯胺，丙三醇，再加入引發劑高錳酸鉀/硫脲(二者的物質的量之比為2∶1)，高錳酸鉀的濃度為15～30mmol/L，所用的引發劑有高錳酸鉀/硫脲、過硫酸鉀/硫脲、高錳酸鉀等。通N2，升溫至60～80℃，通過恆壓滴液漏鬥滴加烯硫酸，使其濃度為15～30mmol/L，反應3～5小時，投入0.1～0.5％(對魔芋粉的質量比)的阻聚劑，所用阻聚劑有對苯二酚、對甲氧基苯酚等。反應物用丙酮沉澱、洗滌、抽濾、真空乾燥、粉碎得到增稠劑粉末。
本發明得到的增稠劑，用蒸餾水配成質量百分比1.0％的白漿後，其粘度約為9.0×104mPa.s左右，粘度指數約為0.20左右，粘度保留率在95.0％以上，白漿儲存時間可達一月左右，經過改性後，水溶性、流變性及穩定性均得到較大改善，且改增稠劑白漿可自動降解，不會對環境造成汙染。
具體實施例方式
實施例1在一個500mL的四口瓶上，裝有攪拌器、帶通氣管的冷凝器、溫度計及恆壓滴液漏鬥，投入魔芋粉15g，蒸餾水100mL，升溫至40℃，攪拌30min，冷至室溫，加入丙烯酸/丙烯醯胺(二者的物質的量之比為3.0∶1.0)，使其濃度為2.0mol/L，N，N-二亞甲基雙丙烯醯胺0.2％(對魔芋粉的質量比)，高錳酸鉀/硫脲(二者的物質的量之比為2∶1)，使高錳酸鉀的濃度為20mmol/L，通N2，升溫至70℃，滴加烯硫酸使其濃度為20mmol/L，反應4小時，加入對苯二酚0.1％(對魔芋粉的質量比)，用丙酮沉澱、洗滌、抽濾、真空乾燥、粉碎得到增稠劑粉末。
實施例2在同例1的裝置中，投入魔芋粉15g，蒸餾水200mL，升溫至40℃，攪拌30min，冷至室溫，加入丙烯酸/丙烯醯胺(二者的物質的量之比為3∶1)，使其濃度為2.0mol/L，N，N-二亞甲基雙丙烯醯胺0.2％(對魔芋粉的質量比)，加入過硫酸鉀/硫脲(二者的物質的量之比為2∶1)，使過硫酸鉀的濃度為20mmol/L，通N2，升溫至70℃，滴加烯硫酸使其濃度為20mmol/L，反應4小時，加入對苯二酚0.1％(對魔芋粉的質量比)，用丙酮沉澱、洗滌、抽濾、真空乾燥、粉碎得到增稠劑粉末。
實施例3在同例1的裝置中，投入魔芋粉15g，蒸餾水200mL，升溫至40℃，攪拌30min，冷至室溫，加入丙烯酸/丙烯醯胺(二者的物質的量之比為3∶1)，使其濃度為2.0mol/L，N，N-二亞甲基雙丙烯醯胺0.2％(對魔芋粉的質量比)，加入高錳酸鉀，使其濃度為20mmol/L，通N2，升溫至70℃，滴加烯硫酸使其濃度為20mmol/L，反應4小時，加入對苯二酚0.1％(對魔芋粉的質量比)，用丙酮沉澱、洗滌、抽濾、真空乾燥、粉碎得到增稠劑粉末。
權利要求
1.一種用丙烯酸/丙烯醯胺接枝魔芋粉製備塗料印花增稠劑的方法，其特徵在於所用基體為魔芋粉，接枝單體為丙烯酸與丙烯醯胺(二者的物質的量之比4.0∶1.0～1.5∶1.0)。其製備過程為將15g魔芋粉放入裝有攪拌器、帶通氣管的冷凝器、溫度計及恆壓滴液漏鬥的反應器中，加入100mL的蒸餾水，在40℃左右攪拌30min，冷至室溫，加入接枝單體丙烯酸/丙烯醯胺(二者的物質的量之比為4.0∶1.0～1.5∶1.0)，使其濃度為1.5～3.0mol/L，交聯劑0.1～0.5％(對魔芋粉的質量比)，所交聯劑有N，N-二亞甲基雙丙烯醯胺、N，N-二亞乙基雙丙烯醯胺、丙三醇等，再加入引發劑高錳酸鉀/硫脲(二者的物質的量之比為2∶1)，高錳酸鉀的濃度為15～30mmol/L，所用的引發劑有高錳酸鉀/硫脲、過硫酸鉀/硫脲、高錳酸鉀等。通N2，升溫至60～80℃，通過恆壓滴液漏鬥滴加烯硫酸，使其濃度為15～30mmol/L，反應3～5小時，投入0.1～0.5％(對魔芋粉的質量比)的阻聚劑，所用阻聚劑有對苯二酚、對甲氧基苯酚等。反應物用丙酮沉澱、洗滌、抽濾、真空乾燥、粉碎得到增稠劑粉末。
2.如權利要求1所述的用丙烯酸/丙烯醯胺接枝魔芋粉製備塗料印花增稠劑的方法，特徵在於所用交聯劑為N，N-二亞甲基雙丙烯醯胺、N，N-二亞乙基雙丙烯醯胺、丙三醇。
3.如權利要求1所述的用丙烯酸/丙烯醯胺接枝魔芋粉製備塗料印花增稠劑的方法，特徵在於所用的引發劑為高錳酸鉀/硫脲、過硫酸鉀/硫脲、高錳酸鉀。
4.如權利要求1所述的用丙烯酸/丙烯醯胺接枝魔芋粉製備塗料印花增稠劑的方法，特徵在於接枝聚合所用的溶劑為蒸餾水。
全文摘要
本發明屬於用丙烯酸/丙烯醯胺接枝魔芋粉製備塗料印花增稠劑的方法。該方法採用天然高分子魔芋葡甘聚糖為接枝基體，丙烯酸與丙烯醯胺共同作為接枝單體，同時加入少量多官能團的物質如N，N－二亞甲基雙丙烯醯胺、N，N－二亞乙基雙丙烯醯胺、丙三醇作交聯劑，採用高錳酸鉀/硫脲、過硫酸鉀/硫脲、高錳酸鉀等廉價的引發劑，在水溶液中接枝共聚，最終得到水溶性、流變性及穩定性好，耐電解質且能夠自然降解的塗料印花增稠劑。
文檔編號C09D151/00GK1528839SQ200310100878
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月14日 優先權日2003年10月14日
發明者田大聽, 胡衛兵 申請人:田大聽, 胡衛兵