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重质超微碳酸钙(CaCO3)应用广泛,解决团聚问题是应用技术中的关键。制备高固含量、低粘度、稳定的浆料是应用的前提。以往的研究未考虑分散剂应用的专一性,只是通过物理复配提高其性能,效果不显著。且关于分散剂与粉体的作用机理和吸附稳定性尚缺乏深入研究。本课题专门合成用于超微CaCO3粉体的聚合物分散剂,并对其分散行为进行系统研究,通过考察其固液界面的吸附作用从而在本质上揭示分散剂作用后的CaCO3悬浮液的分散稳定机理。
首先,针对超微CaCO3粉体的性质,利用分子结构设计理论合成一系列聚合物分散剂。并对合成中影响分散剂性能的各种因素进行了探讨。通过对不同聚合物分散剂应用性能的比较研究,筛选出两种用量少、分散性能好的丙烯酸AA-甲基丙烯酸MAA-马来酸酐MAn共聚物分散剂GCC和丙烯酸AA-丙烯酸酯MMA共聚物分散剂SDA。
其次,对剪切分散性能良好的聚合物分散剂GCC合成工艺重点研究。研究了反应温度、引发剂用量、单体配比等因素对GCC分散性能的影响。运用红外光谱、凝胶色谱等手段从结构组成、分子量大小等方面对聚合物进行了表征。将合成的GCC分散剂用于超微CaCO3粉体分散,分别从沉降稳定性、粘度、粒径等方面进行分析,结果表明:当反应温度为80℃、引发剂用量为单体质量的17%时,合成出重均分子量为1360、分子量分布较小的聚合物分散剂GCC-44具有优异性能。
最后,对聚合物分散剂SDA-30与CaCO3粉体之间的相互作用进行了系统研究,重点研究了SDA-30在超微CaCO3粉体表面的吸附性能及其吸附前后悬浮液的电性质变化。通过控制不同的温度、pH、吸附剂性质及离子强度等条件进行静态吸附实验,利用分光光度法计算吸附量得到吸附等温线。结果表明:超微CaCO3粉体对SDA-30的饱和吸附量随着温度的降低、pH的减少、碳酸钙粒度的减少、NaCl离子强度的减少而增加;超微CaCO3对SDA-30的吸附为Langmuir吸附;分散剂作用后的悬浮液主要通过静电排斥作用形成稳态。