一种亲水性有机树脂微粉及其制备方法与流程

本发明涉及有机材料技术领域，具体涉及一种亲水性有机树脂微粉及其制备方法。

背景技术：

有机树脂微粉一般指平均粒径小于10微米的有机树脂自由流动粉体，广泛应用于涂料、塑料、橡胶、涂料、油墨、润滑油、润滑脂等的制备与合成。有机树脂微粉作为树脂合成中的添加剂，能够有效的改善产品的各项理化性质。

有机树脂表面能很低，表面疏水性极高，作为树脂合成添加剂或者涂料添加剂时，往往需要配合使用毒性大、挥发性强的有机溶剂。所制备产品有毒物质残余量高，不利于提升产品的档次，同时对操作工身体损害较大。亲水性有机树脂微粉能够有效地分散于无毒害的水相中，能够广泛应用于绿色树脂、水性涂料的制备等。

目前亲水性有机微粉主要采用湿化学处理法、辐射法、高温熔融法等方法制备，工艺复杂，对设备要求较高，造成亲水性有机微粉制造成本高，环境负担大，因此开发高效、简单易行的亲水性有机微粉工艺具有重要意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种亲水性有机树脂微粉及其制备方法，采用较为简便的方法使疏水性有机树脂粉末经改性后能够完全分散于水相中，具有较大的实用价值。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种亲水性有机树脂微粉，它由以下方法制备得到：

1)将疏水性有机树脂粉末与固相助磨剂按比例加入磨机中，经干磨得到初步亲水性有机树脂微粉；

2)将步骤1)所得初步亲水性有机树脂微粉用水搅拌清洗后烘干，与液相助磨剂按比例加入磨机中进行湿磨得到亲水性有机树脂微粉。

按上述方案，步骤1)所述疏水性有机树脂粉末包括聚四氟乙烯粉末、聚氯乙烯粉末、聚乙烯粉末、聚丙烯粉末，疏水性有机树脂粉末粒径小于1mm。

按上述方案，步骤1)所述固相助磨剂为氯化钠、硫酸钠、尿素、氯化铵中的一种或多种，质量比疏水性有机树脂粉末：固相助磨剂＝1:1～4。

按上述方案，步骤1)所述干磨的工艺条件为：球料比为7～45，研磨速度为100～1200rpm，研磨时间为20～240min。

按上述方案，步骤2)所述液相助磨剂为水、甲醇、乙醇中的一种或多种，质量比初步亲水性有机树脂微粉：液相助磨剂＝1:5～10。

按上述方案，步骤2)所述湿磨的工艺条件为：球料比为7～45，研磨速度为100～1200rpm，研磨时间为100～2400min。

按上述方案，所述亲水性有机树脂微粉粒径为1-10微米。

按上述方案，所述磨机包括但不限于行星式球磨机和搅拌磨。

本发明还提供上述亲水性有机树脂微粉的制备方法，其步骤如下：

1)将疏水性有机树脂粉末与固相助磨剂按比例加入磨机中，经干磨得到初步亲水性有机树脂微粉；

2)将步骤1)所得初步亲水性有机树脂微粉用水搅拌清洗后烘干，与液相助磨剂按比例加入磨机中进行湿磨得到亲水性有机树脂微粉。

本发明利用机械研磨方法制备亲水性有机树脂微粉，研磨过程分为干磨和湿磨两步，干磨过程中，固相助磨剂起到助磨和分散两方面的作用，既实现了有机树脂的细粒化，又保证有机树脂在球磨过程中无团聚，同时固相助磨剂亲水基团初步附着在有机树脂表面，得到初步亲水性有机树脂微粉；湿磨过程中加入液相助磨剂充分研磨，使所得有机树脂微粉粒径小于10微米(达到微粉级别)，同时湿磨过程进一步加强了有机树脂的亲水性，最终得到亲水性有机树脂微粉。

本发明的有益效果在于：本发明以疏水性有机树脂粉末为原料，该亲水性有机树脂粉末可以是有机树脂化工原料或者废弃有机树脂，采用机械研磨的方法以简单工艺制备出亲水性有机树脂微粉，所得亲水性有机树脂微粉成本低、能够完全分散于水相中，可作为原料进一步制备水性涂料，树脂等，具有良好的经济价值。

附图说明

图1为本发明实施例1中干磨条件下聚氯乙烯粉末平均粒径随球磨时间的变化图；

图2为实施例1中湿磨条件下聚氯乙烯粉末平均粒径随球磨时间的变化图；

图3为实施例1所制备的亲水性聚氯乙烯微粉水相分散照片；

图4为实施例2中干磨条件下聚四氟乙烯粉末平均粒径随球磨时间的变化图；

图5为实施例2中湿磨条件下聚四氟乙烯粉末平均粒径随球磨时间的变化图；

图6为实施例2所制备的亲水性聚四氟乙烯微粉在水相中的分散照片；

图7为实施例3中干磨条件下聚乙烯粉末平均粒径随球磨时间的变化图；

图8为实施例3中湿磨条件下聚乙烯粉末平均粒径随球磨时间的变化图；

图9为实施例4中干磨条件下聚丙烯粉末平均粒径随球磨时间的变化图；

图10为实施例4中湿磨条件下聚丙烯粉末平均粒径随球磨时间的变化图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明实施例所用磨机为德国飞驰Pulverisette 7型行星式球磨机。

实施例1

制备亲水性聚氯乙烯微粉，步骤如下：

将0.8g聚氯乙烯粉末(168.53微米，水接触角110度)和0.8g氯化钠放入50mL的研磨罐中，加80g直径15mm的锆球，设置磨机转速700rpm，研磨180min，研磨完成后使用超声波水相中清洗得到初步亲水性聚氯乙烯微粉。图1为本实施例中聚氯乙烯粉末在干式球磨过程中的粒径变化图，图中可以看出聚氯乙烯仅通过干式研磨粒径达到21.5微米，但所得粉体水接触角仅为100度，仍表现出较强的疏水性，需要进一步采用湿磨操作。

将0.5g上述制备的初步亲水性聚氯乙烯微粉、2.5g水放入50mL研磨罐中，加80g直径15mm的锆球，设置磨机转速300rpm，研磨1200min，随后在100℃烘干后，得到亲水性聚氯乙烯微粉。

图2为本实施例中聚氯乙烯湿式球磨过程中粒径变化图，图中可以看出所得亲水性聚氯乙烯粒径为6.5微米，经测定粉末样品水接触角小于50度，亲水性良好。为验证其水中分散性能，取2g上述制备的亲水性聚氯乙烯微粉和25mL水放入50mL研磨罐中，100rpm转速下研磨10min，其在水中分散完全，照片如图3所示。

实施例2

制备亲水性聚四氟乙烯微粉，步骤如下：

将0.8g聚四氟乙烯粉末(PTFE)(粒径1mm，水接触角118度)和3.2g尿素放入50mL研磨罐中，加80g直径15mm的锆球，设置磨机转速700rpm，研磨180min，研磨完成后使用超声波水相中清洗得到初步亲水性聚四氟乙烯微粉。图4为本实施例中聚四氟乙烯粉末在干式球磨过程中的粒径变化图，图中可以看出聚四氟乙烯仅通过干式研磨粒径达到29.6微米，但所得粉体水接触角仅为102度，仍表现出较强的疏水性，需要进一步采用湿磨操作。

将0.5g上述制备的初步亲水性聚四氟乙烯微粉、2.5g甲醇放入50mL研磨罐中，加80g直径15mm的锆球，设置磨机转速300rpm，研磨1200min，烘干后即得到亲水性聚四氟乙烯微粉。

图5为本实施例中聚四氟乙烯粉末在湿式球磨过程中的粒径变化图，图中可以看出所得亲水性聚氯乙烯粒径为8.98微米，样品水接触角小于50度，亲水性良好，达到亲水性有机微粉的使用标准。为验证其水中分散性能，取2g本实施例所得亲水性聚四氟乙烯微粉、25mL水放入50mL研磨罐中，100rpm转速下研磨10min，球磨作为一种搅拌手段，图6为本实施例所得亲水性聚四氟乙烯微粉在水相中的分散照片，可看出其在水中分散完全。

实施例3

制备亲水性聚乙烯微粉，步骤如下：

将0.8g聚乙烯粉末(PE)(粒径1mm，水接触角112度)和3.2g硫酸钠放入50mL研磨罐中，加80g直径15mm的锆球，设置磨机转速700rpm，研磨180min，研磨完成后使用超声波水相中清洗得到初步亲水性聚乙烯微粉。图7为本实施例中聚乙烯粉末在干式球磨过程中的粒径变化图，图中可以看出仅通过干式研磨粒径达到31.9微米，但所得粉体水接触角仅为98度，仍表现出较强的疏水性，需要进一步采用湿磨操作。

将0.5g上述制备的初步聚乙烯微粉、5g乙醇放入50mL的研磨罐中，加80g直径15mm的锆球，设置磨机转速300rpm，研磨1500min，烘干后得到亲水性聚氯乙烯微粉。图8为本实施例中聚乙烯粉末在湿式球磨过程中的粒径变化图，图中可以看出最终所得聚乙烯微粉粒径为9.5微米，样品水接触角小于50度，亲水性良好。

实施例4

制备亲水性聚丙烯微粉，步骤如下：

将0.8g聚丙烯粉末(PP)(粒径1mm，水接触角115度)和3.2g氯化铵放入50mL研磨罐中，加80g直径15mm的锆球，设置磨机转速700rpm，研磨180min，研磨完成后使用超声波水相中清洗得到初步亲水性聚丙烯微粉。图9为本实施例中聚丙乙烯粉末在干式球磨过程中的粒径变化图，图中可以看出聚丙烯粉末仅通过干式研磨粒径达到25.9微米，但所得粉体水接触角仅为96度，仍表现出较强的疏水性，需要进一步采用湿磨操作。

将0.5g上述制备的初步聚丙烯微粉、1.5g水、1.5g乙醇放入50mL研磨罐中，加80g直径15mm的锆球，设置磨机转速300rpm，研磨1500min，烘干后得到亲水性聚丙烯微粉。图10为本实施例中聚丙烯粉末在湿式球磨过程中的粒径变化图，图中可以看出最终所得聚丙烯微粉粒径为6.5微米，样品水接触角小于50度，亲水性良好。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。