一种超分散剂及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术提供了一种超分散剂及其制备方法和使用方法，通过将硅烷偶联剂KH‑570、苯乙烯（St）、丙烯酸（AA）、偶氮二异丁腈（AIBN）、异丙醇混合得到溶液A，将溶液A在N2保护环境中以及搅拌状态下逐滴加入甲苯溶液中，甲苯溶液于70~90℃的水浴中加热，滴加完成后保温4~6 h，将产物进行过滤、洗涤、干燥后得到超分散剂。本发明专利技术能使无机纳米颗粒在润滑油中良好的分散，且工艺操作简单、成本低廉、周期短、无需特殊工艺设备、易于工业推广；合成的超分散剂无毒无害，符合绿色生产理念。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分散剂领域，尤其涉及一种亲油性超分散剂及其制备方法和使用方法。
技术介绍
由于发动机工业的发展，以及日益迫切的环保需要，对于润滑油的性能要求与传统的要求有很大不同。各种润滑油添加剂在润滑油生产中起到非常重要的作用，润滑油性能的好坏直接取决于添加剂的选用，两者有着密不可分的关系。在润滑油中添加纳米材料制成的润滑剂可显著提高其润滑性能和承载能力，降低摩擦系数，减少摩擦阻力，延长机器寿命。虽然在润滑油中添加剂的用量比基础油少的多，但其重要性并不亚于基础油，甚至比基础油还更重要一些。基础油质量是根本，而添加剂是润滑油的精髓。无机纳米添加剂在润滑油中分散性与稳定性是研制与应用该类添加剂的一个亟待解决的问题。纳米粒子由于粒度很小，在润滑油中可以得到很好的分散，但也由于粒径小，纳米粒子具有较大的比表面积和比表面能，容易聚集成较大颗粒，使其分散性变差。而且，无机纳米粒子属于非油溶性物质在润滑油中难以形成稳定的悬浮液，提高纳米添加剂的分散效果是纳米添加剂的技术关键之一。为了解决这一难题，上世纪80年代JamesS.HamPton提出了超分散剂这一全新的概念。超分散剂是一类高效的聚合物型分散剂，在分子结构设计上，摆脱了常规分散剂的局限性，在水性和非水性介质中均具有良好的分散效果。超分散剂在应用上有很多优点，能快速充分地润湿纳米颗粒、可提高分散体系中固含量，能使体系分散均匀，稳定性好，显著提高分散产品性能。超分散剂与分散剂相比具有相似点，也有不同之处。相似处是超分散剂的分子结构也分为两个部分，其中亲水部分叫做锚固基团，常见的有-NR3+、-COOH、-COO-、-SO3H、-SO3-、-PO42-、多元胺、多元醇及聚醚；亲油基团叫做溶剂化链，常见的有聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯和聚烯烃等。不同的是，溶剂化链段的长度比传统分散剂长，一般大于80个碳原子。锚固基团在分散过程中与颜料表面进行作用，使得超分散剂吸附或作用于颜料颗粒上。由于溶剂化链段有足够的长度和柔韧性，它与分散介质具有良好的相容性，在溶剂介质中能够采取比较伸展的构象，能与固体颗粒表面形成足够厚度的保护层，以提高分散体系的稳定性。近年来丙烯酸酯类分散剂应用较为广泛，但其低温施工性能以及分散稳定性存在不足，主要体现在降低分散体系的黏度方面效果不理想。本专利技术采用丙烯酸、硅烷偶联剂KH-570、苯乙烯自由基溶液聚合的方法合成超分散剂，使纳米铜粉在基础油中稳定分散，本专利技术合成工艺简单，周期短，不含有毒物质，符合绿色生产的理念。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超分散剂，旨在解决传统分散剂分散能力力度不强，且含有部分有毒物质的问题。本专利技术进一步提供了上述超分散剂的制备方法和超分散剂用于改性纳米铜粉的制备方法。本专利技术是这样实现的，一种超分散剂，所述超分散剂的结构如下式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，m、n、k均在10～100之间。本专利技术进一步提供了上述超分散剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将1～6mol丙烯酸、0.5～1.5mol硅烷偶联剂KH-570、1～4mol苯乙烯、0.03～0.12mol偶氮二异丁腈以及0.013～0.039mol异丙醇混合得到溶液A；(2)将盛装甲苯溶液的容器置于70～90℃的水浴中加热，在N2保护环境以及500转/分钟搅拌状态下，按将步骤(1)得到的溶液A在2～4h内逐滴加入到甲苯溶液中，滴加完成后保温4～6h；将产物过滤、洗涤、干燥后得到超分散剂，经傅里叶红外光谱测定所制备的超分散剂的化学结构式为(Ⅰ)；其中，所述溶液A与甲苯溶液的体积比1：(5～10)；优选地，在步骤(1)中，所述丙烯酸、硅烷偶联剂KH-570、偶氮二异丁腈为化学纯，所述苯乙烯、异丙醇为分析纯。优选地，在步骤(1)中，所述丙烯酸、硅烷偶联剂KH-570、苯乙烯的摩尔量分别为6mol、1mol、4mol。优选地，在步骤(1)中，所述偶氮二异丁腈的加入量为单体总摩尔量的0.1～1.5％。优选地，在步骤(2)中，所述保温时间为5h。优选地，在步骤(2)中，所述过滤为用孔径为30～50μm的滤纸进行减压过滤；所述洗涤为将过滤物分别用丙酮和无水乙醇洗涤2～3次；所述干燥为将洗涤产物在60℃下真空干燥22～26h。本专利技术进一步提供了上述超分散剂用于制备改性纳米铜粉的方法，步骤如下所示：将纳米铜粉、超分散剂以及甲苯溶剂混合，其中纳米铜粉、超分散剂以及甲苯溶剂的质量比为(0.5～1.5)：(0.02～0.12)：(30～50)；100～120W超声分散0.5～1.5h，然后在70～90℃水浴中加热，400～600转/分钟下搅拌2～6h；将产物过滤、洗涤、干燥后，得到表面改性的纳米铜粉。优选地，所述纳米铜粉、超分散剂、甲苯的质量分别为1g、0.08g、40g。优选地，搅拌时间为4h。优选地，所述过滤为用孔径为30～50μm的滤纸进行减压过滤；所述洗涤为将过滤物分别用丁酮和无水乙醇洗涤2～3次；所述干燥为将洗涤产物在60℃下真空干燥22～26h。与现有技术相比较，本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术能使无机纳米颗粒在润滑油中稳定分散，且工艺操作简单、成本低廉、周期短、无需特殊工艺设备、易于工业推广；2)本专利技术的超分散剂因其特殊的分子结构，是以硅氧键和羧酸为主要结构的高分子分散剂，具有超强的分散能力，无毒无害，符合绿色生产理念。附图说明图1为纳米铜粉的XRD图；图2为超分散剂和超分散剂改性后纳米铜粉的FT-IR图；图3为不同单体配比合成的超分散剂改性纳米铜粉后粉体的h2～t关系图；图4为不同用量超分散剂改性纳米铜粉后粉体的亲油化度；图5为不同用量下超分散剂改性纳米铜粉后粉体与二甲苯的h2～t关系图；图6为油酸(a)和(b)改性后纳米铜粉体在基础油中的分散图；图7为纳米铜含量对极压性能的影响；图8为纳米铜粉含量对摩擦系数的影响；图9为纳米铜粉含量对磨斑直径的影响。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1(1)将1mol硅烷偶联剂KH-570、0.5mol丙烯酸、1mol苯乙烯、0.03mol偶氮二异丁腈以及0.01mol异丙醇混合得到溶液A；(2)将盛装甲苯溶液的容器置于70℃的水浴中加热，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超分散剂，其特征在于，所述超分散剂的结构如下式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，m、n、k均在10～100之间。

【技术特征摘要】
1.一种超分散剂，其特征在于，所述超分散剂的结构如下式(Ⅰ)所示：
式(Ⅰ)中，m、n、k均在10～100之间。
2.一种权利要求1所述的超分散剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸、硅烷偶联剂KH-570、苯乙烯、偶氮二异丁腈以及异丙醇混合得到溶液A，其中丙烯酸、硅烷偶联剂KH-570、苯乙烯、偶氮二异丁腈、异丙醇的摩尔比为(1～6)：(0.5～1.5)：(1～4)：(0.03～0.12)：(0.01～0.04)；
(2)将盛装甲苯溶液的容器置于70～90℃的水浴中加热，在N2保护环境以及500转/分钟搅拌状态下，将溶液A在2～4h内逐滴加入到甲苯溶液中，滴加完成后保温4～6h；将产物过滤、洗涤、干燥后得到超分散剂；其中，所述溶液A与甲苯溶液的体积比为1：(5～10)。
3.如权利要求2所述的超分散剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述丙烯酸、硅烷偶联剂KH-570、苯乙烯的摩尔量比为6：1：4。
4.如权利要求2所述的超分散剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述偶氮二异丁腈的加入量为溶液A中所有单体的总摩尔量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗驹华，吴其增，高多多，
申请(专利权)人：江苏摩力顿石油化工有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32