用于模具石膏增强的酰胺型聚醚磺酸钠大分子的合成和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种酰胺型聚醚磺酸钠大分子的配方、合成及应用，将少量该产品加入β石膏中可以替代传统使用的α、β混合石膏来制作石膏模具；在保证石膏模具吸水率要求的同时，也能提高模具石膏强度，从而降低石膏原料成本，并且提高石膏模具的使用次数。参考文献：[1]GB/T1640‑1992，陶瓷模用石膏粉物理性能测试方法.1993。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】用于模具石膏增强的酿胺型聚醚磺酸钠大分子的合成及应 用
本专利技术涉及一种，属 于材料
【
技术介绍
】 石膏由于具有原料丰富、生产成本低、绿色环保、可塑性好等优点，而被广泛应用 在陶瓷等行业。但由于制备石膏模具时，实际用水量远远大于理论水化需水量，而致使石膏 模具强度低、易破损、质量差、使用寿命短这一致命的弱点越来越突出。随着陶瓷工业逐步 向机械化自动化生产方向的发展，国内对石膏模具的需求量越来越多，质量要求也更高。相 比于通过混合价高质优的ct-半水石膏和价廉质劣的(6-半水石膏的方法（一般在40 : 60 重量比左右）来提高石膏模具的强度，通过添加添加剂的方法来提高模具石膏强度，更具 有价格和性能上的优势。 目前，虽然有很多聚羧酸大分子添加剂应用在石膏模具中，但很多有关石膏聚羧 酸大分子的研究基本是照搬混凝土体系的理论。由于石膏模具的强度和吸水性实际是一对 矛盾，而且(6-半水石膏使用的水膏比很高，传统的添加剂的减水增强效果用于石膏中效 果并不好，甚至会降低石膏强度，尤其是在维持强度的前提下会大大降低模具的吸水性；且 大部分的聚羧酸大分子由于其分子结构中含有羧酸基团，致使缓凝效果严重，在高水膏比 的情况下往往会对石膏的机械强度造成不利的影响。另一方面，正因为石膏模具的强度和 吸水性实际是一对矛盾，而且(6-半水石膏使用的水膏比很高，所以大分子添加剂的单体 配方包括单体种类和各单体配比的选择尤为重要，需要寻求一个合理和适当的平衡，否则 会顾此失彼。 鉴于此，本专利技术所涉及的酰胺型聚醚磺酸钠大分子在其分子结构中不引入羧酸 基团，从而消除了因缓凝作用而造成石膏模具机械性能的不良影响；而引入有促凝作用的 磺酸基团基及有适当亲水性的聚醚基团，有利于提高石膏模具的吸水性及机械强度。将少 量该酰胺型聚醚磺酸钠大分子添加到P石膏中后可以替代传统使用的ct混合石膏，降 低石膏原料成本；同时因为在保证石膏模具吸水率要求的同时，石膏模具强度的提高可增 加其使用次数，因而陶瓷等使用石膏模具的产品的生产成本也降低。 【
技术实现思路
】 本专利技术的目的是提供一种用于模具石膏增强的酰胺型聚醚磺酸钠大分子的合成 的单体配方、合成工艺及应用，使得通过加入少量该产品于价廉质劣的3石膏中可以替代 传统使用的a、P混合石膏来制作石膏模具；在保证石膏模具吸水率要求的同时，即使在 高水膏比下，也能提高模具石膏强度，从而降低石膏原料成本，并且提高石膏模具的使用次 数。该方法所用原料易得，工艺简单，操作方便，绿色环保。 本专利技术是通过下述技术方案实现的：所述的酰胺型聚醚磺酸钠大分子可通过以下 方法制备：以甲基丙烯磺酸钠、甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、N-羟甲基丙烯酰胺为单体， 且单体摩尔比为（2-10) : (4-10) : (5-20)，并以过硫酸铵为引发剂，于70-90°C下进行 水相自由基反应5_8h后，即可结束反应；高反应温度下可选择低的引发剂添加量和短的 反应时间，本领域科技人员可根据自身情况通过有限次实验自行选择；待反应液冷却后用 质量分数为30%的NaOH中和至pH为7. 0-7. 2即可，其结构如下式所示；其中引发剂用量 为0. 4% -0. 7%，优选0. 5%。然后将一定量上述酰胺型聚醚磺酸钠大分子以石膏质量的 0.05% -0. 15% (优选0. 1% -0. 15% )，加入铸模所需水中配制成溶液，需水量以水膏比 (推荐使用0.60-0. 75,本领域技术人员可以通过后续泥料的技术特征来自行确定）计算。 将此溶液在缓慢搅拌下2-3min内加入模具石膏中，再放置l-3min后再制成石膏模具试件， 终凝后拆模，室温下存放8小时，45°C养护40-48小时后（至含水量为15% -20% )用于泥 料成型，可同时测试模具使用次数（以模具边缘变形不超过2mm为限）；模具的泥料制坯成 型时间为10-15分钟。对于强度和吸水性能数据测定，则将模具烘干至恒重后测量石膏试 件强度、吸水性能。本领域技术人员可根据所用泥料的特点来自行调节制坯成型时间。与 此同时，以含羧酸基团的添加剂PC-l、PC-2、PC-3及空白样做对比。 石膏试件强度测定参照GBT1640-1992,陶瓷模用石膏粉物理性能测试方法\吸 水率的测定如下：将测完抗折强度后剩下的另一半块石膏试件称重（M1),然后浸没入水中 (水面约高出石膏试件上端2cm左右），放置IOmin(本领域科计人员可以按照实际制坯时 间加以调整），取出，用湿抹布拭去试件表面多余的水，称重（M2)并计算吸水率。计算公式 如下： 本专利技术所述的酰胺型聚醚磺酸钠大分子，可以通过以下技术方法获得：以甲基丙 烯磺酸钠、甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、N-羟甲基丙烯酰胺为单体，以过硫酸铵为引发 剂，于70-90°C下进行水相自由基反应5-8h后，即可结束反应。待冷却后用质量分数为30% 的NaOH中和至pH为7. 0-7. 2即可，其结构如下式所示。其中甲基丙烯磺酸钠、甲基烯基聚 氧乙烯聚氧丙烯醚、N-羟甲基丙烯酰胺三种单体摩尔比为（2-10) : (4-10) : (5-20)，引 发剂用量为〇. 4% -0. 7%，合成后的产品固含量为40%左右。 所述的传统聚羧酸添加剂？〇11(：-2、？(：-3，其分子结构式分别如下所示。因其分 子结构中含有羧酸基团，在石膏水化过程中会与Ca2+形成络合物羧酸钙盐，阻止了溶液中SO42与Ca2+结合形成二水化合物，致使模具石膏凝结时间延长，缓凝效果严重，对石膏的机 械强度造成不利的影响。而本专利技术所涉及的酰胺型聚醚磺酸钠大分子在分子结构中不引入 羧酸基团，从而消除了因缓凝作用而造成石膏模具机械性能的不良影响；而引入具有促凝 作用的磺酸基团及亲水性聚醚基团，有利于石膏模具的吸水性及机械强度。本专利技术通过加入少量产品于价廉质劣的P石膏中可以替代传统使用的a、0混 合石膏来制作石膏模具；在保证石膏模具吸水率要求的同时，即使在高水膏比下，也能提高 模具石膏强度，从而降低石膏原料成本，并且提高石膏模具的使用次数，减少石膏废弃物并 降低陶瓷等使用石膏模具的产品的生产成本。该方法所用原料易得，工艺简单，一锅法合成 操作方便，绿色环保。 【【具体实施方式】】 下面结合具体的实施例对本专利技术作进一步的说明，但不以任何方式对本专利技术加以 限制，基于本专利技术教导所作的任何变换或替换，均属于本专利技术的保护范围。 实施例一 以过硫酸铵为引发剂，将甲基丙烯磺酸钠、甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、N-羟甲 基丙烯酰胺三种单体按摩尔比为2 : 6 : 10,于80°C下进行水相自由基反应7h结束。待 产品冷却后用质量分数为30%的NaOH中和至pH为7,即可得到本专利技术所述的酰胺型聚醚 磺酸钠大分子。其中，引发剂用量为0.7%。 将上述合成的酰胺型聚醚磺酸钠大分子，以石膏质量的0. 15%掺量加入到按水膏 比为0.7计算所需的需水量中配制成溶液，将0 -半水石膏在2min内缓慢均匀加入此溶液 中，再放置Imin后再制成石膏模具试件，终凝后拆模，室温下存放8小时，45°C养护48小时 后用于泥料成型，可同时测试模具使用次数（以模具边缘变形不超过2mm为限）；模具的泥 料制坯成型时间为本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于模具石膏增强的酰胺型聚醚磺酸钠大分子的合成及应用，其特征是：在一定的水膏比下，将少量该酰胺型聚醚磺酸钠大分子，加入β石膏中以替代传统使用的α、β混合石膏来制作石膏模具，可以降低石膏原料的成本；在保证石膏模具吸水率要求的同时，即使在高水膏比下，也能提高模具石膏强度，进而提高石膏模具的使用次数，降低陶瓷等使用石膏模具的产品的生产成本。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏咏梅，吴华春，方云，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32