一种无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂及其制备方法。所述无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂制备原料包含以下组分：反应单体、磷酸盐、硅酸盐、还原剂、引发剂、中和剂、稳定剂和水；所述反应单体选自不饱和羧酸类单体和磺酸类单体中的至少一种。所述无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂通过制备原料的优化和特定工艺参数的控制，将无机硅酸盐及磷酸盐与聚羧酸聚合物形成高分子复合物，从而得到所述无机改性聚羧酸聚合物陶瓷减水剂。在同样固含量的添加量下，其性能明显优于有机组分和无机组分经过物理混合获得的陶瓷减水剂，以及其他同类型的高分子聚羧酸减水剂；具有添加量低、减水率高、抗触变性优异、成本低和经济性佳等优点。成本低和经济性佳等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于陶瓷减水分散剂
，具体涉及一种无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]陶瓷工业中一般使用喷雾干燥的方法制造粉料，用这种方法制备出来的粉料具有良好的流动性，适合流水线生产要求，且可压出高强度的坯体。但是喷雾干燥工艺耗能很大，据统计，入塔泥浆平均含水率约40％，粉料产品离塔平均含水率约7％，约33％的水分被蒸发，其所需的能耗约占生产总能耗的13％左右。因此希望进入喷雾干燥塔的泥浆含水率尽可能低而泥浆的流动性又好,这就需要减水剂来发挥作用。
[0003]聚羧酸类减水剂结构独特、合成可控自由度大，进一步高性能化的空间大，因此，自20世纪90年代以来，聚羧酸陶瓷减水剂得到了国内外科研人员的重视，已成为现代陶瓷
的研究热点。新型陶瓷聚羧酸系减水剂的研发直到近年才逐渐开展，国内大部分产品的性能还不稳定，适应性较差，单从减水性来说，与国外产品还有较大差距，这也是导致我国的陶瓷生产能耗偏高、节能减排压力突出的主要问题所在。
[0004]有机高分子聚羧酸类减水剂由于原料价格较高，导致成本高，限制了其在陶瓷行业的推广使用。由于陶瓷泥沙料的复杂多样性，只使用一种高分子聚羧酸减水剂，往往达不到理想的减水效果。而无机类陶瓷减水剂存在减水率低、触变性差和适应性差的缺点，其分散作用十分有限,而且过掺时，往往产生副作用。如果只是简单的将两类产品物理混合搅拌溶解，存在相容性差，效果提升不明显，添加量过高，适应性差，抗触变性改善不明显。并且传统的有机高分子聚羧酸陶瓷减水剂存在添加量高，价格高昂的缺点，限制了其大规模的推广应用。
[0005]现有聚羧酸类陶瓷减水剂通过改变调整共聚不饱和单体，氧化还原引发体系及反应条件来制备的聚羧酸陶瓷减水剂；或是将共聚物单体与无机盐简单地物理复配混合。然而由于陶瓷泥沙料的多样性、复杂性，只是使用有机高分子的聚羧酸陶瓷减水剂，或者只是在有机高分子的聚合及单体上的改变，受限于高分子聚羧酸的泥浆减水剂分散机理，并不能再继续提高陶瓷泥浆的减水分散性能及抗触变性。有机高分子聚羧酸陶瓷减水剂普遍存在添加量大，不耐高温，经济性能差的特点。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术的目的在于提供一种无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂，其具有添加量低、陶瓷泥浆减水率高、抗触变性好及适应性好的优点。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
[0008]一种无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂，其制备原料包含以下组分：反应单体、磷酸盐、硅酸盐、还原剂、引发剂、中和剂、稳定剂和水；所述反应单体选自不饱和羧酸类单体和磺酸类单体中的至少一种；
[0009]所述磷酸盐的质量为所述反应单体质量的1％
‑
20％；
[0010]所述硅酸盐的质量为所述反应单体质量的1％
‑
30％；
[0011]所述引发剂的质量为所述反应单体质量的1％
‑
10％；
[0012]所述引发剂与所述还原剂的摩尔比为1:1
‑
1:5；
[0013]所述稳定剂的质量为所述磷酸盐和硅酸盐总质量的1％
‑
20％。
[0014]在一些实施例中，所述磷酸盐的质量为所述反应单体质量的1％
‑
10％；
[0015]所述硅酸盐的质量为所述反应单体质量的1％
‑
15％；
[0016]所述引发剂的质量为所述反应单体质量的1％
‑
10％；
[0017]所述引发剂与所述还原剂的摩尔比为1:1.5
‑
1:4.5；
[0018]所述稳定剂的质量为所述磷酸盐和硅酸盐总质量的1％
‑
10％。
[0019]在一些实施例中，所述磷酸盐选自磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸三钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钾、三聚磷酸钾和焦磷酸钾中的至少一种。
[0020]在一些实施例中，所述不饱和羧酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸、富马酸、乙烯基乙酸、巴豆酸、丙烯酰胺、丙烯酰吗啉及其碱金属盐和铵盐中的至少一种。
[0021]在一些实施例中，所述磺酸类单体选自乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、烯丙基磺酸、烯丙氧基苯磺酸、2
‑
羟基
‑3‑
(2
‑
丙烯氧基)丙磺酸及其碱金属盐和铵盐中的至少一种。
[0022]在一些实施例中，所述硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾、五水偏硅酸钠、九水偏硅酸钠、无水偏硅酸钠和水玻璃中的至少一种。
[0023]在一些实施例中，所述还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、次磷酸钠、抗坏血酸、异抗坏血酸、亚铜盐和氯化铜或溴化铜、硫酸铜、乙酸铜、亚铁盐和氯化铁和硫酸亚铁中的至少一种；和/或，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、双氧水、叔丁基过氧化氢和偶氮二异丁基脒盐酸盐中的至少一种；和/或，所述稳定剂选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、山梨醇、丙二醇和丙三醇中的至少一种；和/或，所述中和剂选自氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的至少一种。
[0024]在一些实施例中，所述减水剂的固含量为30％
‑
80％；优选地，所述减水剂的固含量为30％
‑
60％。
[0025]本专利技术还提供了上述无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按配比称取所述原料；(2)将还原剂、部分反应单体、磷酸盐、水加入反应器中，升温，同时向所述反应器中滴加引发剂水溶液、反应单体水溶液进行反应，得到反应液；(3)向所述反应液中加入中和剂调节反应液的pH值；(4)加入硅酸盐，进行反应，直至反应液呈弱碱性，然后加入所述稳定剂，继续反应，得到所述无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂。
[0026]在一些实施例中，所述无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂的制备方法包括以下步骤：(1)按配比称取所述原料；(2)将还原剂、部分反应单体、磷酸盐、水加入反应器中，升温至50
‑
70℃，同时向所述反应器中滴加引发剂水溶液、反应单体水溶液，然后于60
‑
90℃反应，得到反应液；(3)向所述反应液中加入中和剂调节反应液的pH值至4
‑
6.5；(4)加入硅酸盐，，于60
‑
70℃反应，直至反应液的PH值为7.5
‑
14，然后加入所述稳定剂，继续反应，得到所述无
机改性型聚羧酸陶瓷减水剂。
[0027]在一些实施例中，所述无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂的制备方法包括以下步骤：(1)按配比称取所述原料；(2)将还原剂、部分反应单体、磷酸盐、水加入反应器中，升温至50
‑
70℃，同时向所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂，其特征在于，其制备原料包含以下组分：反应单体、磷酸盐、硅酸盐、还原剂、引发剂、中和剂、稳定剂和水；所述反应单体选自不饱和羧酸类单体和磺酸类单体中的至少一种；所述磷酸盐的质量为所述反应单体质量的1％
‑
20％；所述硅酸盐的质量为所述反应单体质量的1％
‑
30％；所述引发剂的质量为所述反应单体质量的1％
‑
10％；所述引发剂与所述还原剂的摩尔比为1:1
‑
1:5；所述稳定剂的质量为所述磷酸盐和硅酸盐总质量的1％
‑
20％。2.如权利要求1所述的无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂，其特征在于，所述磷酸盐的质量为所述反应单体质量的1％
‑
10％；所述硅酸盐的质量为所述反应单体质量的1％
‑
15％；所述引发剂的质量为所述反应单体质量的1％
‑
10％；所述引发剂与所述还原剂的摩尔比为1:1.5
‑
1:4.5；所述稳定剂的质量为所述磷酸盐和硅酸盐总质量的1％
‑
10％。3.如权利要求1所述的无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂，其特征在于，所述磷酸盐选自磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸三钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钾、三聚磷酸钾和焦磷酸钾中的至少一种。4.如权利要求1所述的无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂，其特征在于，所述不饱和羧酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸、富马酸、乙烯基乙酸、巴豆酸、丙烯酰胺、丙烯酰吗啉及其碱金属盐和铵盐中的至少一种；和/或，所述磺酸类单体选自乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、烯丙基磺酸、烯丙氧基苯磺酸、2
‑
羟基
‑3‑
(2
‑
丙烯氧基)丙磺酸及其碱金属盐和铵盐中的至少一种。5.如权利要求1所述的无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂，其特征在于，所述硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾、五水偏硅酸钠、九水偏硅酸钠、无水偏硅酸钠和水玻璃中的至少一种。6.如权利要求1所述的无机改性型聚羧酸陶瓷减水剂，其特征在于，所述还原剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、次磷酸钠、抗坏血酸、异抗坏血酸、亚铜盐和氯化铜或溴化铜、硫酸铜、乙酸铜、亚铁盐和氯化铁和硫酸亚铁中的至少一种；和/或，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、双氧水、叔丁基过氧化氢和偶...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国栋，
申请(专利权)人：广州奕邦汇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：